Brevet FR2190597A1 — publié le 19740201

L'invention a pour but de fournir un four à plusieurs passages pour chauffer d'une manière efficace une ébauche tubulaire continue de polymère thermoplastique avant son moulage par soufflage pour former des récipients. Bien que l'invention puisse être utilisée pour n'importe quel matériau thermoplastique, elle convient particulièrement bien aux polymères solides de mono- oléfines contenant jusqu'à six atomes de carbone qui ont un haut degré de cristallinité, par exemple des polymères d'éthylène de densité élevée et de polypropylène, de poly-4-méthyl pentène-t, de polybutène- et de produits analogues. L'invention consiste, en premier lieu, en un procédé pour le chauffage d'une ébauche tubulaire thermoplastique, consistant à prévoir un four à plusieurs passages muni de deux chambres et d'au moins deux conduites situées entre ces chambres et dé- bouchant dans celles-ci, à appliquer de la chaleur à ces conduites, à amener de l'air chaud à la première chambre et à faire circuler cet air chaud de la première chambre à la seconde chambre à travers les conduites, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les phases opératoires consistant à exposer la surface extérieure de l'ébauche tubulaire thermoplastique à l'air chauffé en faisant passer l'ébauche tubulaire dans l'une des chambres précitées, puis à travers les conduites avant de l'extraire du four par cette première chambre, l'ébauche tubulaire traversant une première des conduites en glissant sur un certain nombre de premiers éléments de guidage fixes, situés à distance l'un de l'autre, pendant que de l'air chaud est mis en circulation turbulente à travers la première conduite, 11 ébauche tubulaire qui sort de la premier conduite pénétrant dans l'autre chambre où elle s'enroule autour d'un certain nombre de seconds éléments de guidage situés à distance l'un de l'autre, fixés sur une roue montée à rotation à l'intérieur de cette autre chambre, et l'ébauche tubulaire traversant une seconde des conduites vers la première chambre en glissant sur d'autres premiers éléments de guidage pendant que de l'air chaud est mis en circulation turbulente à travers cette seconde conduite. L'invention consiste, en second lieu, en un four à passage multiple comportant une première et une seconde chambres, au moins deux conduites situées entre ces chambres et débouchant dans celles-ci et des moyens pour amener de l'air à la température désirée à la première chambre et à le faire circuler à travers les conduites de la première à la seconde chambres pour qu'il revienne ainsi à la première chambre, lequel four est caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre de premiers éléments de guidage fixes, disposés à distance l'un de l'autre dans ces conduites, au moins une roue montée à rotation à l'intérieur de la seconde chambre et un certain nombre de seconds éléments de guidage disposés à distance l'un de l'autre et fixés sur le pourtour extérieur de la roue, cette dernière étant disposée de telle manière que ses seconds éléments de guidage soient à peu près dans un même plan passant par les premiers éléments de guidage. L'invention est expliquée en détail ci-dessous à l'aide d'un de ses modes de réalisation pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma synoptique illustrant le procédé - la figure 2 est une vue en perspective d'un four en partie coupé - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2 - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2, et - la figure 5 est unschéma relatif à la circulation de la vapeur. En se reportant au schéma synoptique de la figure 1, on voit qu'on utilise une machine à extruder 5 pour extruder un tube de polypropylène 10. Ce tube traverse une machine de calibrage 6 puis un bain de refroidissement 7 où le tube est refroidi à une température inférieure à sa température de cristallisation. Dans le cas du polypropylène, le tube est refroidi à environ 1200C pour hâter sa cristallisation. Le tube 10 est tiré de la machine à extruder 5,à travers la machine de -calibrage 6 et le bain de refroidissement 7, par un jeu de roues caoutchoutées entraînées par un moteur et disposées en face l'une de l'autre (non représentées). Le tube 10 est chauffé de nouveau dans un four Il jusqu'à une température inférieure de quelques degrés à son point de fusion cristalline (environ 140 à 1670C) et, après avoir été réchauffé, il traverse un cône de restriction 12 vers deux moules 14 et 16 qui saisissent alternativement le tube 10 et l'écartent du four pour étirer le tube à travers le cône 12 afin de l'orien- ter. Le moule 14 saisit le tube 10 et l'écarte du four pour éti- rer et orienter le tube 10. Alors que le tube est étiré parle moule 14, le moule 16 est ouvert et se déplace vers le four, puis il s'arrête à proximité du tube étiré et se ferme sur le tube pour le saisir et l'écarter du four afin d'étirer une nouvelle partie du tube 10 sortant du four.Ensuite, le moule 16 se ferme et s'écarte du four, le moule 14 s'arrête et s'ouvre pour décharger une bouteille 18 et revient ensuite vers le four pour répéter le cycle opératoire. Chacun des moules est raccordé à une source de fluide sous pression qui est utilisé pour dilater le tube à l'intérieur du moule pour former la bouteille 18. La bouteille 18 parvient ensuite à un poste de finissage 8 où elle est séparée des autres bouteilles et ébavurée et où son goulot est découpé et percé aux dimensions finales. L'invention porte sur la technique de réchauffement de ltébauche tubulaire,à l'intérieur du four 11, qui sera décrite en détail ci-après. Les autres fonctions décrites ci-dessus sont tien connues. Dans le four conforme à l'invention représenté sur la figure 2, trois conduites désignées dans leur ensemble par les références 20, 22 et 24 relient une chambre d'entrée 26 à une chambre de sortie 28 et débouchent dans ces chambres. La conduite 25 part de la chambre de sortie 28. Chacune des conduites comporte un tube intérieur 27 à travers lequel passe l'ébauche tubulaire 10. A l'intérieur de la chambre d'entrée 26, une roue de guidage 30 est montée sur un axe 31 sur lequel elle peut tourner et, à l'intérieur de la chambre de sortie 28, une roue de guidage 32 est montée sur un axe 33 sur lequel elle peut tourner. Une bande-support 34 s'étend sur toute la longueur du tube 27 et comporte des plaquettes transversales 35 disposées à distance l'une de l'autre, fixées à la bande-support 34 par des moyens de fixation quelconques bien connus, et reposant suivant une corde de la section droite dut1be 27, afin de fixer la position de la bande-support à l'intérieur de ce tube. La largeur de la bande 34 est égale environ au tiers du diamètre de l'ébauche tubulaire 10. Des éléments en Teflon 36 en U sont rigidement fixés par leur centre 37 sur la plaque transversale 35 en des emplacements variés, espacés le long de la bande-support 34. Les éléments 36 en U sont disposés à l'intérieur du tube 27 de telle manière que l'axe de l'ébauche tubulaire 10 qui les franchit coïncide avec l'axe du tube 27. Chaque roue comporte des éléments 38 en U fixés par leur centre 39 sur le pourtour des roues en divers emplacements espacés. En se reportant à la figure 4, on voit qu'une plaque 68, fixée sur les parois de la chambre d'entrée 47, sert à fixer l'axe 31. Comme on peut le voir sur la figure 4, la roue 30 est inclinée d'un angle tel que les éléments de guidage 38 soient situés à peu près dans un même plan qui passe par les él é- ments de guidage 36 des conduites 22 et 24.Pour l'entrée du tube 10, une ouverture est prévue dans la paroi antérieure de la chambre d'entrée 26 et est alignée avec la conduite 20. En revenant à la figure 2, on voit que la roue 32 est disposée dans un plan vertical de manière que les éléments de guidage qu'elle porte soient situés à peu près dans un même plan vertical qui passe par les éléments de guidage 36 des conduites 20 et 22. Les éléments de guidage peuvent être réalisés en n'importe quel matériau qui présente un minimum de résistance par frottement au mouvement du tube 10 afin d'empêcher tout étirage prématuré de ce tube 10. Les éléments de guidage doivent aussi être mauvais conducteurs de la chaleur pour ne pas enlever de chaleur au tube 10 lorsqu'il les franchit et, évidemment, les éléments de guidage doivent présenter un point de fusion supérieur à celui du tube. Par exemple, un élément de guidage en polytétrafluoréthylène (Teflon) convient très bien pour un tube de polypropylène. D'autres matériaux, tels que le polychlorotrifluoréthy lène, le fluorure de polyvinylidène et les matières plastiques copolymères fluorurées d1éthylène-propylène, conviennent très bien à une utilisation avec le polypropylène. Une conduite d'air de chauffage 40 est raccordée, par une extrémité, à une soufflante 42 et, par l'autre extrémité, à la chambre de sortie 28. L'emplacement où la conduite d'air de chauffage débouche dans la chambre de sortie 28 est tel qu'il soit voisin du trajet du tube lorsque celui-ci passe de la conduite 24 au tube de sortie 25. Ceci assure que le tube est soumis à la température maximale de l'air juste avant d'être étiré, ce qui permet au tube de recueillir en cet emplacement un supplément de chaleur si le tube se trouve à une température inférieure à la température désirée. Une conduite de retour d'air 44 est raccor déepar une extrémité, à la soufflante 42 et, par l'autre extrémité, à la chambre d'entrée 26.Chacune des conduites 20, 22, 24 et 25 et la conduite d'air de chauffage 40 comportentune chemise de vapeur 46 entourant un tube correspondant 27. Chacune des chambres, des conduites et les conduites de chauffage et de retour sont revêtues d'un matériau d'isolation 43 pour empêcher pratiquement toute perte de chaleur. La soufflante 42 envoie dans la chambre de sortie 28 de l'air qui traverse ensuite chacune des conduites vers la chambre d'entrée 26 et revient par la conduite de retour 44 à la soufflante 42. L'air est mis en circulation à travers le four à une vitesse telle que son écoulement soit turbulent. Un générateur de vapeur 45 fournit de la vapeur pour les diverses conduites. Une canalisation sous pression 47 va du générateur de vapeur 45 à la canalisation sous pression 48 et un régulateur de pression 49 est intercalé entre la canalisation 48 et une canalisation collectrice 50 qui est raccordée aux orifices 52, 54, 56 et 58 des conduites 20, 22, 24 et 25. Le régulateur de pression est réglé de manière à fournir une pression de vapeur constante aux conduites afin de maintenir la surface de chaque conduite à une température constante. Une canalisation sous pression 60 va de la canalisation 47 à une soupape de commande 62 qui est intercalée entre la canalisation 60 et une canalisation collectrice 64 qui est raccordée à l'orifice 66 de la conduite d'arrivée d'air 40.La soupape de commande 62 agit sous l'action d'un signal qui lui est appliqué par un thermocouple 65 logé dans la chambre de sortie 28. Lorsque la température tombe, à l'inte- rieur de la chambre de sortie, en dessous d'une valeur donnée, le thermocouple 65 applique un signal à la soupape de commande 62 pour permettre une arrivée de vapeur plus importante à la conduite de chauffage 40. Le régulateur de pression 49, la soupape de commande 62, le thermocouple 65 et le système automatique (non représenté),qui applique les signaux à la soupape de commande 62, peuvent être des dispositifs et des systèmes de n'importe quel type bien connu. En cours de fonctionnement, le tube cristallisé pénètre dans la chambre d'entrée 26 et glisse sur les éléments de guidage de la conduite 20, s'enroule autour des éléments de guidage 38 de la roue 32 en faisant tourner celle-ci et revient ensuite à travers la conduite 22 en glissant sur les éléments de guidage 36 qui y sont contenus, passe ensuite autour des éléments de guida qe 38 de la roue 30 en faisant tourner celle-ci et traverse ensuite la conduite 24 en glissant sur les éléments de guidage qui y sont contenus, traverse la chambre 28 et finalement la conduite de sortie 25. La force de traction du tube à travers le four est uniquement fournie par le mouvement des moules 14 et 16. Le centre 37 des éléments 36 en U et les plaques 35 maintiennent le tube 10 à une certaine distance de la bande-support 34, en fournissant un espace d'air 80 entre la bande-support 34 et le tube. Le contact, entre le tube 10 et chaque élément en U, est minimal, les branches de l'élément en U servant de guide lorsque le tube vient à se déplacer vers la paroi de la conduite. Le centre 39 des éléments 38 en U maintient le tube hors de contact d'avec le bord périphérique des roues 30, 32 en fournissant un espace d'air 82 entre le bord des roues et le tube. En pratique, la totalité de la surface extérieure du tube est à chaque instant en contact avec la circulation d'air. Evidemment, si des passages étaient nécessaires en plus grand nombre pour réchauffer convenablement le tube, on pourrait prévoir pour cela des conduites supplémentaires et un nombre approprié de roues à l'intérieur des chambres d'entrée 26 et de sortie 28. Dans certains cas, il peut etre souhaitable de faire tourner l'une au moins des deux roues 30, 32,à l'aide d'un moteur pour surmonter les frottements, afin que l'ébauche tubulaire ne soit pas soumise à une trop forte traction à son passage sur les roues, ce qui pourrait provoquer son étirage prématuré. Si deux passages seulement sont nécessaires, au lieu d'un minimum de trois représentés sur la figure 2, le tube 10 pénètre dans le four par la chambre 28 qui sert alors aussi de chambre de sortie. La roue 32 n'est plus nécessaire dans ce cas. Si des passages en nombre pair sont nécessaires, l'ébauche tubulaire 10 pénètre dans le four et en sort par la chambre 28. Si des passages en nombre impair sont nécessaires, l'ébauche tubulaire 10 pénètre dans le four et en sort respectivement par les chambres 26 et 28. Au lieu d'utiliser une chemise de vapeur autour de la conduite d'air de chauffage 40, on peut disposer n'importe quel genre approprié d'échangeur thermique sur la canalisation de retour 44, 40 entre les deux chambres, de préférence entre la soufflante 42 et la chambre de sortie 28. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le chauffage d'une ébauche tubulaire thero- plastique consistant & prévoir un four & plusieurs passages iuni de deux chambres et d'au moins deux conduites situées entre ces chambres et débouchant dans celles-ci, & appliquer de la chaleur & ces conduites, à amener de l'air chaud & la première chambre et à faire circuler cet air chaud de la première chambre à la seconde chambre & travers les conduites, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les phases opératoires consistant à exposer la surface extérieure de l'ébauche tubulaire thermoplastique & l'air chauffé en faisant passer l'ébauche tubulaire dans l'une des chambres précitées, puis à travers les conduites avant de l'extraire du four par cette première chambre, l'ébauche tubulaire traversant une première des conduites on glissant sur un certain nombre de premiers éléments de guidage fixes, situés à distance l'un de l'autre, pendant que de l'air chaud est mis en circulation turbulente à travers la première conduite, l'ébauche tubulaire qui sort de la première conduite pénétrant dans l'autre chambre où elle s'enroule autour d'un certain nombre de seconds éléments de guidage, situés à distance l'un de l'autre, fixés sur une roue montée à rotation & 'intérieur de cette autre chambre, et l'ébauche tubulaire traversant une seconde des conduites vers la première chambre en glissant sur d'autres premiers éléments de guidage, pendant que de l'air chaud est mis en circulation turbulente à travers cette seconde conduite. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé on ce que l'ébauche tubulaire est en un polymère cristallin de nono- &alpha;- oléfines et que l'air chaud amené à la première chambre est à une température légèrement inférieure au point de fusion cristalline de l'ébauche tubulaire. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le polymère de mono-&alpha;-oléfines est du polypropylène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que chaque chambre renferme une roue, que la surface extérieure de l'ébauche tubulaire est exposée à l'air chaud avant que l'ébauche traverse une dernière conduite, de la seconde chambre à la première chambre, et sorte du four, que l'ébauche tubulaire sort de la seconde conduite et s'enroule autour des seconds éléments de guidage fixés i la roue de la première chambre, que l'ébauche tubulaire traverse ensuite la dernière#conduite, de la seconde chambre à la première chambre, en glissant sur des premiers éléments de guidage, pendant que de l'air chaud est mis en circulation turbulente i travers la dernitre conduite en sens opposé, que l'ébauche tubulaire sort de la dernière conduite et pénètre dans la première chambre et qu'elle traverse ensuite cette seconde chambre et sort du four. 5. Four à passage multiple comportant une première et une seconde chambres, au moins deux conduites situées entre ces chambres et débouchant dans celles-ci et des moyens pour amener de l'air i la température désirée à la première chambre et b le faire circuler d travers les conduites de la première i la seconde chambres, pour qu'il rev#ienne ainsi & la première chambre, lequel four est caractérisé en ce qu'il comporte un certain nom- bre de premiers éléments de guidage fixes, disposés i distance l'un de l'autre dans ces conduites, au moins une roue montée à rotation d l'intérieur de la seconde chambre et un certain nombre de seconds éléments de guidage, disposés i distance l'un de l'au- tre et fixés sur le pourtour extérieur de la roue, cette dernière étant disposée de telle manière que ses seconds éléments de guidage soient à peu près dans le maie plan que celui passant par les premiers éléments de guidage. 6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de guidage sont en polytétrafluoréthylène. 7. Four selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de vapeur entourant chaque conduite et des moyens pour amener de la vapeur sous pression d ces chambres de vapeur. 8. Four selon 1'une quelconque des revendications 5 & 7, caractérisé en ce que les moyens d'amenée d'air comportent des moyens de chauffage comprenant une chambre de vapeur. 9. Four selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'amenée de vapeur fournissent de la vapeur sous une pression constante aux chambres de vapeur des conduites et sous une pression variable i la chambre de vapeur des moyens de chauffage, en fonction de la température de l'air A l'intérieur de la première ra chambre. 10. Four selon l'une quelconque des revendications s à 9, coiportant' pour les première et seconde chambres, au moins une première, une seconde et une troisième conduites, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une roue montée à rotation à l'intérieur de la première chambre, des seconds éléments de guidage étant également fixés sur le pourtour extérieur de cette roue de la première chambre, le plan passant par les premiers éléments de guidage de la seconde et de la troisième conduites, d'une part, et de la première et de la seconde conduites, d'autre part, étant respectivement confondu avec le plan passant par les second éléments du guidage de la seconde et de la première chambres. 11. Four selon la revendication 10, caractérisé en ce que les plans des roues font entre eux un certain angle. 12. Four selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que les éléments de guidage ont une forme générale en U.