Brevet FR2141682A1 — publié le 19730126

La présente invention porte sur une extrudeuse destinée au traîtenent de masses élastomères lastiques, notamment thermo- plastiques ou non réticulées dans lamelle un dispositif mélangeur adapté à faire pénétrer par mélange les couches limites dans le boudin de âte est monté dans le canal d'arrivée à ltoutil de traiteent. Surtout dans les canaux distributeurs très longs, il se produit un défaut de couche limite qui est fonction de la longueur du canal et qui peut se faire sentir de façon très gê- nante suivant le type de la tête de filage.Ce défaut résulte du fait que le matériau qui adhére aux parois du canal s'écoule beaucoup plus lentement que le matériau qui avance au centre du canal et aussi du fait que lematériau de la couche limite, par suite de son temps de séjour plus long, subit une modification de structure en ce qui concerne sa viscosité et l'avancement de sa déco:n-position chimique par rapport au matériau frais. Ceci apparaît d'une façon particulièrement marquée lorsque deux canaux qui ont par exemple été séparés sur une distance de parcours assez grande se réunissent à nouveau par exemple le long d'une arête ou ligne de séparation de flux car à cet endroit le matériau qui se réunit a partient exclusivement aux couches limites. Les défauts en question apparaissent par exemple d'une façon particulièrement visible lorsqu'on procède à un changement de couleur car dans ce cas, pendant une demi-heure et même plus en cas de production à plein rendement, les lignes de séparation de flux restent visibles sous la forme de bandes de couleur dans le mélange de couleurs qui s'est écoulé précédeìment. Outre cet emplacement de défaut purement optique, le matériau de couche limite représente également la plupart du temps un emplacement de défaut sensible dans les tolérances de mesure du produit fini, par exemple lorsqu'il s'agit de feuilles plastiques. Dans la demande ce brevet rance n0 70 37 925 du 21.10.70 au nom de la présente aemanceresse, il a été proposé d'utiliser un élément ;aélangeur ce couche licite qui se compose d'un corps s'étendant sur toute la section transversale du canal d'arrivée et co:#ortant deux canaux dont les orifices d'entrée sont formés l'un à côté de l'autre, chacun ctun côté d'un premier plan médian axial du canal d'arrivée ; par des surfaces d'accès chanfreinées en sens opposé l'une de l'autre, ces canaux pénètrent dans les espaces situés des deux côtés d'un deuxième plan médian axial perpendiculaire au premier plan médian axial et à cet en droit sont séparés l'un de l'autre par une cloison intermédiaire, les parois de canal qui guident l'écoulement des couches limites a mélanger comportant chacune du côté sortie une arête d'écoulement irîgée obliquement par rapport au deuxième plan médian axial .Grâce à cette forme particulière ce l'élément mélangeur de couche limite le matériau de couche liniite qui adhérait précédemment à deux parois de canal situées en face l'une de 1' autre est noyé dans un plan médian sensiblement diagonal du matériau frais qui s'écoule de sorte que le matériau qui s'écoule le long des parois correspondantes du canal d'evecuationeet fait uni- quement du matériau frais. Lais cet élément mélangeur de couche limite en une partie et à deux canaux, proposé précédemment, entraînait une di:.inution indésirable de la section transversale du canal et par conséquent une importante augmentation de la résistance. be plus cet élément est d'une fabrication difficile et par conséquent coûteuse. Dans un autre dispositif mélangeur décrit par la présente demanderesse dans la demande de brevet rance n0 70 18 467 du 21.5.1970, il est prévu dans le canal d'arrivée aboutissant à 1' outil de traitement un corps mélangeur recouvrant la totalité de la section de passage du canal d'arrivée ; ce corps comporte un certain nombre de canaux de passage séparés pour la masse plastique qui s'étendent à travers le corps mélangeur obliquement par rapport à la direction d'écoulement de la masse dans le canal d' arrivée, tous ces canaux de passage coupant un plan médian axial du corps mélangeur et aussi bien les orifices d'entrée que les orifices de sortie de canaux de passage voisins étant alternativement décalés d'un côté ou de l'autre par rapport à ce plan médian. Les canaux de passage peuvent être ménagés unilatéralement daris des -éléments en plaque empilés les uns sur les autres de telle sorte qu'ils se croisent dans la partie médiane de l'élément mélangeur après qu'or a empilé les uns sur les autres les éléments en plaque. Là où ils ne comportent pas d'orifices d'entrée ou de sortie de canal les éléments en plaque se terminent en bords effilés de forme favorisant l'écoulement. Le but visé par ce dispositif mélangeur connu est, grâce au mélange intensif des courants partiels laminaires passant le long les uns des autres dans la zone médiane de l'élément mélangeur, d'obtenir une température la plus uniforme possible dans toute la section transversale du boudin de pâte. On n'a pas cher ché à mélanger les couches limites à l'intérieur du boudin de pate. bais, dans ce dispositif mélangeur connu, il se produit par soi-même un déTlçce;;;.ent de couches limites depuis les deux parois de canal se faisant face vers la zone du plan médian axial de sorte qu'à cet endroit se trouve une couche de matériau de couche limite C double épaisseur qui, lors du traitement ultérieur, peut être aussi gênante ou même plus gênante que si la couche, le matérIau de couche limite était restée le long des parois du canal Un objet de l'invention est de créer un élément mélangeur qui, tout en @@@@@rant @@ bon mélange du matériau de couche limite dans le boudin de pâte n'entraîne qu'un rétrécisse.-oent négligeable de la section transversale du canal et qui soit susceptible d'une production économique avec aes moyens de fabrication si#ples. L'invention prend comme point de départ l'élément mélangeur décrit destiné à uniformiser la température, constitué d'éléments en plaques empilés les uns sur les autres par leurs côtés larges, dans lesquels sont ménagés des canaux partiels dirigés obliquement par rapport à l'axe du canal principal qui, par rapport au plan ;médian axial du canal d'arrivée cousant perpendiculairement les surfaces latérales des plaques sont, d'un canal partiel à l'autre, inclinés alternativement d'un côté et de l'autre.L'invention en question est caractérisée en ce que les orifices d'entrée et de sortie de canaux partiels voisins sont disposés l'un à côté de 1' autre dans la zone médiane et ne sont séparés que par les minces tôles médianes des éléments en plaque, tandis que les canaux partiels se terminent alternativement d'un côté et de l'autre du plan médian à une certaine distance de la paroi intérieure du canal d'arrivée, les parties de face frontale des éléments en plaque, qui subsistent entre les extrémités supérieure et inférieure de canal partiel et la paroi du canal d'arrivée, formant arêtes d'entrée etde sortie des canaux partiels voisins. L'invention se base sur la constatation qu'il est suffisant pour mélanger le matériau de coucne licite de soulever d'une certaine quantité par rapport au milieu du canal, en bandes séparées, le matériau de couche limite par l'intermédiaire de différents tronçons ce canal analogues à des rar.pes à l'intérieur de l'élément mélangeur, pllis de faire pénétrer ces bandes, décalées en hauteur, dans le matériau frais qui les entoure.Le faisant, on obtient aussi dans une certaine mesure l'uniformisation de la température telle qu'on cherche à l'obtenir avec le dispositif mélangeur connu précédemment décrit, constitué d'éléments en plaque empilés les uns sur les autres. Par rapport à l'élément mélangeur de couche limite selon la demande de brevet allemand publiée sous le numéro 1 956 459 dont il a été question précédemment, l'invention présente l'avantage de permettre un mélange meilleur par suite du grand nombre de courants partiels et de faciliter notablement la fabrication du dispositif. L'élément mélangeur de couche limite selon l'invention agit seulement autour d'un axe principal ce qui est suffisant dans la plupart des cas. Si on veut également mélanger dans le matériau frais les couches limites des parois du canal d'arrivée parallèles au deuxième axe principal, il est prévu selon un développement de l'invention de disposer dans le canal distributeur un deuxième élément mélangeur selon l'invention dont l'axe principal est décalé en rotation de 900. 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 1 représente en élévation latérale un dispositif mélangeur selon l'invention engage dans le canal d'arrivée d'une extrudeuse - la figure 2 représente le dispositif mélangeur représenté la lafigure 1 vu en élévation frontale suivant la flèche Il - la figure 3 est une vue perspective simplifiée du dispositif mélangeur représenté aux figures let 2, sensiblement dans le sens opposé à la direction de mouvement de la pâte à extruder. Dans le canal d'arrivée 1 est engagé au moyen d'un évidement approprié 2 (les joints de séparation nécessaires ne sont pas représentés) l'élément mélangeur qui, dans le mode de réalisation choisi et représenté, est constitué de quatre éléments en plaque 3. Dans chacune des plaques ,~ sont ménagés des demi- canaux partiels 4, 5 en partie croisés qui, en alternant d'une façon inversement symétrique, sont empilés les uns sur les autres et sont bloqués les uns par rapport aux autres par les chevilles 8 tandis que la cohésion d'ensemble de l'élément mélangeur est assurée par les parois de canaux 1, 2 qui l'entourent.Dans les zones des surfaces frontales des éléments de plaque où il n'y ap6s de Gemi- canaux ménagés dans les éléments de plaque, leurs surfaces frontales sont en forme de tranchants 7 favorisant la circulation des fluides dont les surfaces obliques 8 sont indiquées dans le dessin par une hachure transversale par rapport à la direction du canal. Grâce à ces tranchants on obtient un rétrécissement ou élargissement progressif des orifices d'entrée et de sortie des canaux partiels dans la zone voisine des paroi de canal. Les courants partiels de l'élément mélangeur passent les uns devant les autres en se croisant en partie sous l'action des cloisons de séparation mince 9 qui se forment dans la zone médiane entre les demi-canaux partiels 4, 5, et, légèrement décalés, ils sont guidés dans le canal d'écoulement 10. Le matériau de couche limite Il (représenté en tirets épais à la figure 1 et en hachures transversales à la figure 3) qui adhère aux deux parois se croisant avec les cloisons de séparation 9, formant des couches partielles 12 réciproquement décalées, est noyé plus ou moins profondément en direction du centre du canal suivant les dimensions choisies, à l'intérieur du matériau frais qui humecte maintenant les parois de canal correspondantes 10 de sorte que lteffet gênant de ces couches limites est éliminé.Etant donné que les parois intérieures des canaux partiels guidant le matériau de couche limite se terminent à une certaine distance aussi bien des parois intérieures du canal d'écoulement 10 que du plan médian axial de ce dernier, le matériau de couche limite n'est pas déplacé dans le plan médian axial du canal d'écoulement 10, comme celà se passe dans l élément mélangeur de température connu. Si les couches limites qui adhèrent aux deux autres parois de canal doivent aussi être mélangées entre elles il faut utiliser comme il a déjà été dit un deuxième élément mélangeur engagé dans le canal et décalé en rotation de 900 par rapport au premier. Par suite de la structure à symétrie inverse de l'élément mélangeur selon l'invention, celui-ci peut être monté dans n' importe quelle position dans le canal quand on assemble l'outil de formage car, quand on regarde dans la direction ae circulation, il dirige toujours les couches limites de deux parois vers le centre du boudin à emmener et le matériau frais contre les parois de canal correspondantes. Il ne peut donc pas > avoir d' erreur pour la mise en place ni pour le replacement. REVENDICATION Extrudeuse pour le traitement de masses élastomères plastiques, notamment thermoplastiques ou non réticulées, dans laquelle un dispositif mélangeur destiné à introduire par mélange les couches limites dans le boudin de pâte est monté dans le canal d'arrivée à l'outil de façonnage, caractérisée en ce que le dispositif mélangeur est constitué de façon connue en soi d' éléments en plaques superposés par leurs côtés larges dans lesquels sont ménagés des canaux partiels dirigés obliquement par rapport à l'axe du canal qui, par rapport au plan médian axial du aanal d'arrivée coupant perpendiculairement les faces latérales des plaques, sont, d'un canal partiel à l'autre, inclinés alternativement d'un côté et de l'autre, les orifices d'entrée et de sortie de canaux partiels voisins étant disposés les uns à côté des autres dans la zone médiane et n'étant séparés que par les tales médianes minces des éléments en plaque, tandis que les canaux partiels se terminent alternativement d'un côté et de 1' autre du plan médian à une certaine distance de la paroi intérieure du canal d'arrivée, les parties de face frontale des éléments en plaque, qui subsistent entre les extrémités de canal partiel supérieure ou inférieure et la paroi te canal d'arrivée, formant tranchants d'entrée et de sortie des canaux partiels voisins.