Brevet FR2113928A1 — publié le 19720630

La présente invention se rapporte à un dispositif pour extruder des corps creux en matière thermoplastique qui possèdent une ou plusieurs chambres intérieures ou qui comportent intérieurement des brides, des nervures ou des cloi-5 sons et dans lequel on utilise simultanément un refroidissement intérieur et extérieur» Ce procédé permet, par exemple, de fabriquer des tuyaux ou des profilés pour fenêtres en chlorure de polyvinyle dur. Dans les procédés d'extrusion connus pour la fa-10 brication de profilés creux, on fait passer le profilé,encore malléable, dans un calibre ou un dispositif de calibrage.Ainsi, le corps creux est plaqué par la pression interne ou par la dé— pression externe contre la paroi du calibre ou du dispositif de calibrage et se refroidit par l'extérieur pendant son passage à 15 travers celui-ci.En durcissant, le corps creux ainsi obtenu présente,dans une large mesure,la forme du dispositif de calibrage utilise. L'un des inconvénients de ce procédé con nu réside dans le fait que les corps creux en matière thermoplastique ,qui comportent une ou plusieurs chambres intérieures et/ou 20 des brides ou des protubérances.intérieures sont soumis à un refroidissement très inégal de leurs surfaces intérieures et extérieures. Dans ce procédé, la vitesse d'extrusion est faible car la chaleur n'est évacuée que par l'extérieur. Du fait que la surface intérieure ne se refroidit que lentement et sensiblement 25 plus tard que la surface extérieure,il se développe d'intenses, contraintes entre ces deux surfaceso II en résulte des déformations à la fois longitudinales et transversaleSoLes corps extradés ayant une section parfaitement symétrique,comme c'est le cas des tuyaux par exemple,ne subissent, apparemment,aucune déforma-30 tiaa .Les fortes contraintes internes de ces corps deviennent cependant apparentes lorsqu'on les coupe et lorsqu'on leur fait subir des traitements ultérieurs. C'est ainsi,par exemple,que les profilés ayant des parois planes s'incurvent superficiellement. Pour remédier aux inconvénients pré-35 cèdents, il a été proposé, pendant le calibrage du corps creux, opération pendant laquelle celui-ci reçoit sa section définitive par utilisation d'une dépression (vide) ou d'une pression interne (air comprimé) dans un calibre ou dans une filière de calibrage, et pendant laquelle il est refroidi directement ou 40 71 40435 2 2113928 indirectement à 1'extérieur, de refroidir les chambres et les parois intérieures dans la même région et simultanément. Par ce moyen, on réalise un refroidissement relativement uni forme des surfaces intérieures et extérieures de ce corps. 5 A cette fin, on introduit un agent de re froidissement dans une ou plusieurs des chambres intérieures de ce corps creux, dans la région du calibre au moyen d'un ttiyau ou d'un conduit. Dans les extrudeuses opérant avec une 10 pression interne, on utilise l'agent de refroidissement, à l'aide d'une broche de refroidissement, pour développer la pression interne. Par ailleurs, il est avantageux, de faire circuler l'agent de refroidissement à contre-courant par rapport à la direction d'extrusion. 15 Dans les extrudeuses opérant avec une dé pression extérieure, les parois intérieures sont recouvertes par l'agent de refroidissement par l'intermédiaire de moyens de contact ou d'un dispositif de pulvérisation. Le dispositif utilisé pour la mise en 20 oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'on fait passer, à l'intérieur du corps creux, un tuyau ou un conduit traversant l'outil d'extrusion, et en ce que l'extrémité dudit tuyau ou conduit, faisant saillie hors dudit outil, comporte des ouvertures. 25 La pénétration de l'agent de refroidisse ment dans les chambres intérieures du corps creux permet de réaliser un refroidissement uniforme des parois intérieures et extérieures de celui-ci. Il est avantageux de faire passer le conduit à travers l'outil d'extrusion pour 1'introduire dans la $0 chambre du corps creux. Toutefois, l'agent de refroidissement pourrait aussi être introduit par l'extrémité ouverte du corps creux, le refroidissement intérieur intervenant dans la région du dispositif de calibrage externe. Lorsqu'on opère avec une pression de for-35 mage intérieure, on peut utiliser comme organe de contact, une broche de refroidissement traversée par l'agent de refroidissement et dont les extrémités comportent des dispositifs d'étan-chéité, de sorte qu'on réalise une circulation, de préférence, à contre-courant, de l'agent de refroidissement dans la chambre 40 intérieure du corps creux. Cette broche est reliée à l'extrémité 71 40435 3 2113928 du conduit qui, à travers l'outil d'extrusion, pénètre dans la chambre intérieure du corps creux et est également fixée audit outil, de sorte que sa position est invariable pendant l'extru-sion. 5 Par contre, lorsqu'on opère avec une pression négative, il est avantageux de pourvoir l'extrémité du conduit de petites ouvertures par lesquelles l'agent de refroidissement 'jaillit. Toutefois, au lieu de ces petites ouvertures, on peut aussi utiliser avantageusement une buse de pulvérisa-10 tion. Par contre, lorsqu'on utilise un organe de contact à l'extrémité du conduit, il est également possible de mouiller et, partant, de refroidir, les parois intérieures du corps creux avec l'agent de refroidissement. A cette fin, on peut" utiliser des éponges, des corps en matière textile ou analogue qui s'ap-15 pliquent contre les parois de la chambre intérieure et qui sont parcourus par l'agent de refroidissement © L'axe de l'installation peut, de préférence s'incliner sur l'horizontale, de sorte que l'agent de refroidissement usagé s'écoule vers l'extrémité libre du corps 20 creux- Parmi les avantages de ce procédé, on peut mentionner une diminution du retrait longitudinal et transversal,, ainsi qu'une réduction des déformations gênantes de la section. Dans le cas de corps ayant une section ne possédant 25 pas de symétrie radiale, on évite également les distorsions dans le sens axial. Grâce au refroidissement intense qui s'exerce simultanément de l'intérieur et de l'extérieur, on réalise, en outre, une accélération considérable de la vitesse d'extrusion. La demanderesse vient de découvrir qu'il 30 était possible d'augmenter la précision des dimensions des pièces extrudees, et de réaliser une meilleure application contre « , l'outil de calibrage et, de ce fait, un refroidissement extérieur plus intense, en réalisant le calibre avec une légère co-nicité de façon que l'ouverture d'entrée du calibre pour le pro-35 filé extrudé soit jLus grande que l'ouverture de sortie de celui-ci. Cette conicité doit être calculée de façon à être exactement égale au retrait du profilé, résultant du refroidissement, de telle sorte que sur toute l'étendue du calibre, le profilé extrudé s'applique contre les parois de celui-ci, réalisant ainsi 40 les avantages précités. Pour cela, on peut indifféremment opérer 71 40435 4 2113928 avec une pression négative extérieure ou une pression positive intérieure. Toutefois, dans certains cas, une broche ou m porte-buse de refroidissement qui est fixée à l'outil d'extrusion et dont, par conséquent, la position est invariable dans 5 le calibre, doit être adaptée à cette conicité du calibre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : 10 la figure 1 montre la production d'un corps creux qui est refroidi simultanément de l'intérieur et de l'extérieur, en opérant avec un calibre sous une pression positive ; la figure 2 montre la production d'un 15 corps creux avec un calibre opérant sous une pression négative, et dont les chambres intérietires sont refroidies intérieurement ; la figure 3a montre un dispositif permettant de former un corps creux en utilisant une pression négative et un porte-buse de refroidissement assurant un refroi-20 dissement intérieur ; la figure 3h est une coupe suivant la ligne A-A* de la figure 3a î la figure 4a montre le refroidissement intérieur d'un corps creux au moyen d'un autre porte-buse de 25 refroidissement ; la figure 4b est une coupe à" travers le dispositif de la figure 4a. Pour calibrer un corps creux eû utilisant, une pression intérieure, on introduit dans le corps creux 1 30 sortant de l'outil d'extrusion 9» une broche de refroidissement 15« Cette broche de refroidissement 15 peut être fixée à l'aide de chaînettes ou d'éléments analogues, à l'outil d'extrusion % afin d'occuper une position invariable pendant le fonctionnement. Cette broche comporte à ses extrémités, un ou plusieurs joints 6 35 qui assurent l'étanchéité de la chambre intérieure du corps creux I. Dans l'espace 2, compris entre la broche 15 et l'outil 9S on peut introduire de l'air comprimé. Ainsi, le corps creux 1 est plaqué contre la paroi d'un dispositif de calibrage ou calibre 3 refroidi extérieurement . Entre la broche 15 et 40 le corps creux 1 est ménagé un espace 4. L'agent de refroidisse- 71 40435 5 2113928 ment, de préférence de l'eau froide, passe dans un conduit 10, à travers l'outil d'extrusion 9 et par l'ouverture 11 de la "broche de refroidissement 15 pour s'échapper par des orifices 12 reliés à cette ouverture 11 dans l'espace 4„ Au lieu des orifi-5 ces 12, on pourrait également utiliser une fente de sortie entourant la broche 15. L'agent de refroidissement qui pénètre dans l'espace 4 y développe une pression qui est inférieure à la pression de l'air régnant dans l'espace 2 mais qui, toutefois, est fonction de l'épaisseur des parois et de la vitesse d'extru-10 sion du corps creux 1. L'agent de refroidissement usé pénètre par des orifices 14 qui, tout comme les orifices 12, pourraient être remplacés par une fente d'entrée, dans l'ouverture 13 de là broche de refroidissement 15 et ressort ainsi du corps creux 1. Le débit de l'agent de refroidissement est réglé au moyen d'une 15 vanne d'étranglement"5° L'agent de refroidissement et l'air comprimé qui sortent de la broche 15 au-dessus des éléments d'étanchéité 6, du côté de la broche 15 qui est en regard de l'outil d'extrusion 9, pénètrent dans un espace annulaire 8 s'é-tendant autour de la broche 15 entre les éléments d'étanchéité 6. 20 L'espace 8 est relié par un canal de trop-plein 7 au côté de la h. broche 15 qui est en regard de l'extrémité libre du corps creux, de sorte que l'agent de refroidissement et l'àir comprimé peuvent être évacués par le canal 7= L'agent de refroidissement usagé, ainsi que l'eau et l'air provenant des fuitest sont di-25 rigés vers l'extrémité libre du corps creux par 1 'inclinaison' "de 1'appareil. Les orifices 12 de la broche 15 débouchent, de préférence, dans la partie de l'espace 4 tournée vers l'extrémité libre du corps creux, tandis que les orifices d'é-30 vacuation 14 sont situés à la partie de l'espace 4 voisine de l'outil d'extrusion 9s cLe sorte que l'agent de refroidissement circule à contre-courant par rapport à la direction d'extrusion, ce qui réduit l'apparition des contraintes et des déformations du fait que la partie la plus chaude du corps creux vient d'a-35 bord au contact de l'agent de refroidissement usé, ce qui se traduit par un refroidissement plus régulier. La figure 2 montre la manière dont le corps creux est refroidi lors de l'utilisation d'une pression négative. Sur cette figure, on voit un corps creux 1 comportant 40 deux petites chambres intérieures et une grandso Ce corps sort 71 40435 2113928 de l'outil d'extrusion 9 et est plaqué par le vide contre un calibre $ refroidi extérieurement. Le calibre 3 comporte des ouvertures non-représentées, par lesquelles le vide régnant dans celui-ci agit sur le corps creux 1. A l'intérieur du 5 corps creux 1 sont introduits des tuyaux 24 qui traversent l'outil d'extrusion 9. Les extrémités des tuyaux 24 comportent des orifices 27 qui, de préférence, sont orientées dans la direction d'extrusion. Par ces orifices 27 sort un agent de refroidissement qui est ainsi amené au contact des parois inté-10 rieures du corps creux 1» La quantité d'agent de refroidissement ainsi introduite est, ici encore, fonction de l'épaisseur des parois et de la vitesse d'extrusion et s'ajuste au moyen d'une soupape de régulation de pression. Les extrémités des tuyaux 24 peuvent être 15 pourvues d'une buse de pulvérisation afin d'assurer un bon contact entre l'agent de refroidissement et les parois intérieures, Au lieu de buses de pulvérisation, on peut également utiliser des éponges, des tampons de matière textile, etc., qui sont traversés par l'agent de refroidissement. Le débit de l'eau qui 20 sort par les extrémités des tuyaux, dans la région du calibre, est pré-établi par la soupape de régulation de pression. L'installation est de préférence inclinée sur son axe de manière à ce que l'agent de refroidissement s'écoule vers l'extrémité libre du corps creux. 25 Dans certains cas il est avantageux que le refroidissement intérieur commence après le refroidissement extérieur afin de réduire les déformations à un minimum. A cette fin les différents tuyaux 24 peuvent avoir des longueurs diffé- ■ rentes et peuvent aussi comporter des ouvertures 27 situées à 30 différents endroits, de façon que le refroidissement des parois intérieures s'amorce en différents endroits0 Par ailleurs, il est également possible d'utiliser à la place des buses de pulvérisation fixées aux extrémités des tuyaux ou des éléments de contact, un porte-buse de 35 refroidissement, comme représenté sur les figures $a à 4b„ Sur ces figures, on fabrique un corps creux 1 comportant plusieurs chambres intérieures 40. Le corps creux 1 sortant de l'outil d'extrusion est appliqué par le vide contre un calibre 3 refroidi. Ce calibre présente des ouvertures par lesquelles le vide 40 régnant à l'intérieur de celui-ci peut agir sur le corps 1. 71 40435 7 2113928 A l'intérieur du corps 1 se trouve un porte-buse de refroidissement 30 qui est fixé, par exemple, au moyen d'une chaînette 31» à l'outil d'extrusion» Un tuyau 32 est relié au porte-buse de refroidissement 30 et amène l'agent de 5 refroidissement à celui-ci. Sur le porte-buse de refroidissement 30 sont fixées des buses 34- qui projettent l'agent de refroidissement contre les parois intérieures du corps creux. Les buses 34 occupent différentes positions sur le porte-buse de refroidissement 30, de telle sorte que le refroidissement des pa-10 rois intérieures du corpg creux s'effectue simultanément en plusieurs endroits, tandis que le refroidissement des parois intérieures s'étend sur toute la largeur du dispositif de calibrage -sous vide 3* Le porte-buse 30 peut comporter des nervures ou des patins 37 au moyen desquels il glisse à l'intérieur du corps 15 creux. Entre lui et l'es parois intérieures du corps creux ne subsiste qu'une étroite fente 36 qui est remplie par l"agent de refroidissement sortant des buses de pulvérisation. Le refroidissement simultané des parois intérieures et extérieures du corps creux 1 entraîne un retrait 20 de celui-ci pendant la traversée du calibre. Si le calibre 3 n'avait pas una forme conique, la largeur de l'intervalle entre celui-ci et le corps creux s'élargirait en direction de la sortie, de sorte que le refroidissement extérieur deviendrait insuffisant. 25 C'est la raison pour laquelle il est a—- vantageux de donner au calibre 3 "une forme légèrement conique avec une ouverture d'entrée plus grande que son ouverture de sortie. ..Cette conicité doit être exactement égale au retrait du corps creux de manière que quand celui-ci arrive à la sortie du 30 calibre, il s'applique encore contre les parois de celui-ci.Dans les extrudeuses fabriquant des profilés en chlorure de polyviny-le dur, on a utilisé, par exemple," des dispositifs de calibrage de 800 mm de longueur dont l'ouverture d'entrée avait 72,6 mm et l'ouverture de sortie 72,2 mm, ce qui a permis de compenser .le 35 retrait de 0,4 mm du profilé qui se produit dans ce calibre» Par un choix judicieux de sa hauteur et de sa largeur, le porte-buse de refroidissement 30 peut, par exemple, être réglé de manière à maintenir constamment un intervalle entre ' lui et les parois du corps creux 1» 40 Comme le montrent les figures 4a et 4b on 71 40435 8 2113928 peut également utiliser comme porte-buse de refroidissement 30, un corps dont la majeure partie ne remplit pas tout le profil intérieur. Dans ce cas, la partie 35 du porte-buse 30 constitue lia élément de refoulement qui, tout comme le dispositif des fi-5 gures 3a et 3b, réduit à un minimum la consommation de l'agent de refroidissement. La partie intérieure de ce support de base de refroidissement est également pourvue de nervures ou de patins 37 qui peuvent aussi être prévus sur les côtés de l'élément de refoulement 35• Les patins 37 sont, de préférence interrom-10 pus par une rainure 33 permettant le passage d'un courant d'eau de refroidissement. Les buses de refroidissement 34 sont montées sur l'élément de refoulement 35 et sont orientées dans la direction d'extrusion du corps creux. Ainsi, la surface de la paroi intérieure du corps creux qui est arrosée par l'agent de refroi-15 dissement est maximale. Les figures 3b et 4b représentent également deux profilés ayant des chambres intérieures 40 qui ne renferment pas de porte-buse de refroidissement 30, mais qui peuvent également être refroidies. Quand la chambre intérieure du 20 corps creux présente des brides ou des protubérances, le porte-buse de refroidissement doit être adapté à ce profil intérieur. Les profils représentés sur les figures 3b et 4b peuvent, grâce au refroidissement de la grande chambre intérieure selon le procédé de l'invention être extrudés à une 25 vitesse qui est de 4 à 7 fois supérieure à celle pouvant être, atteinte en opérant sans refroidissement intérieur* En refroidissant également les chambres intérieures 40, la vitesse d'extrusion peut encore être augmentée considérablement. La température nécessaire du calibre ex-30 térieur peut être régulée par l'intermédiaire de contacts électriques à l'aide d'un thermostat ou d'un dispositif analogue. Le refroidissement créé par l'agent de refroidissement dans les chambres intérieures du corps creux 1 est en effet toujours limité de telle sorte qu'un refroidissement uniforme n'est géné-35 ralement assuré que quand la température du calibre extérieur 3 a été augmentée en conséquence. Pour les tuyaux 10, 24 et 32, il convient d'utiliser un matériau capable de supporter les températures é-levées d'extrusion.C'est ainsi,par exemple,qu'on peut utiliser des tuyaipc en une matière plastique appropriée.Au lieu de tuyaux, 40 on peut également utiliser des conduits métalliques. 71 40435 9 2113928 BEVE-NDIOAI ION Dispositif d'extrusion de corps creux en matière thermoplastique qui possédait une ou plusieurs chambres intérieures ou qui comportent intérieurement des brides, 5 des nervures ou des cloisons et dans lequel on utilise simultanément un refroidissement intérieur et extérieur et où le profilé' encore malléable sortant de l'extrudeuse traverse un dispositif de"calibrage, caractérisé en ce que ledit dispositif de calibrage présente une légère conicité telle que l'ouverture 10 d'entrée du profil extrudé soit plus petite que l'ouverture de sortie d'une quantité exactement égale au retrait subi par le profilé dans la région dudit calibre»