Brevet FR2193700A1 — publié le 19740222

Pour fabriquer des profilés thermoplastiques expansés, on plastifie dans un extrudeur la matière thermoplastique expansible et on la refoule à travers une buse. Le gonflement du boudin sous l'influence du gaz sous pression contenu dans la masse fondue a-lieu, soit dans la buse même, soit après la sortie de la buse dans un dispositif de calibrage chauffé ou non. Un autre procédé consiste à extruder un profilé creux et à effectuer ltexpansion dans un di-spositif de calibrage chauffé, directement à la suite du bec de la buse, le boudin étant gonflé, soit vers l'intérieur seulement, soit vers l'intérieur et l'extérieur. L'inconvénient des appareils décrits réside en ce que le dispositif de calibrage faisant suite au bec de la buse et destiné à servir de parcours d'expansion et de mise en forme gêne notablement la formation des alvéoles et le gonflement du boudin thermoplastique expansible extrudé. En se gonflant, le boudin rencontre la paroi de calibrage et ne peut plus s'évaser dans cette direction, ce qui conduit à des densités relativement élevées. On peut y remédier partiellement en étirant fortement le boudin expansible en direction de l'extrusion, mais les pores sont ainsi étirés et ne peuvent pas atteindre leur grosseur maximum. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de profilés expansés de faible densité en matières thermoplastiques par extrusion des matières thermoplastiques contenant des agents de gonflement et calibrage du profilé expansé, procédé caractérisé en ce que l1opéra- tion d'expansion est effectuée pour l'essentiel dans une chambre qui est intercalée entre le bec de la buse de ltex- trudeur et ltouverture d'entrée du dispositif de calibrage. L'appareillage mettant en oeuvre le procédé se compose d'un extrudeur et d'un dispositif de calibrage. Il est caractérisé en ce qu'entre le bec de la buse de l'extrudeur et l'ouverture d'entrée du dispositif de calibrage est intercalée une chambre possédant une longueur d'au moins 100 mm et d'au plus 2 000 mm. La chambre, que le boudin en expansion parcourt en suspension libre, ne gêne pas l'opération d'ex pansion, de sorte qu'on peut obtenir des profilés de très faible densité. Les pertes de chaleur du boudin par rayon nement et convection sont si réduites que le boudin n'a pas besoin d'amener de l'extrudeur un supplément d'énergie calorifique pour être encore suffisamment plastique pendant l'expansion S'il était tiré à l'air libre (sans chambre), le boudin devrait sortir de la buse à une température notablement plus élevée. Une température plus élevée exerce toutefois une influence défavorable sur les propriétés de glissement de la masse-fondue le long des parois de la buse, ce qui aboutit à l'obtention de -profilés à surface externe rugueuse.L'addition d'agents de gli#ssement agissant extérieurement permet d'éliminer partiellement cette difficulté, mais rend moins rentable le produit final et en altère les propriétés de résistance. La soudabilité du produit est en outre sensiblement diminuée. Pour sa plus grande partie, la chambre est montée à poste fixe entre l'extrudeur et le dispositif de calibrage. Elle peut présenter différentes formes, par exemple être triangulaire ou rectangulaire. Elle est souvent munie sur toute sa longueur d'un couvercle permettant un con trôle du boudin. Sa longueur est comprise entre 100 -et 2 000 mm , de préférence entre 300 et 800 mm. Pour faire varier sa longueur et l'adapter de façon optimale aux conditions nécessaires fixées par l'épaisseur du profilé et de sa paroi, on peut exécuter la chambre en plusieurs éléments télescopiques, ou à partir de différentes viroles assemblées. La chambre peu#t également contenir des rouleaux, par exemple en polytétrafluoréthylène ("Téflon"), lorsqu'elle est de grande longueur et que le boudin y prend une forte flèche pouvant faire craindre son étirage. En section, la chambre est conformée de-telle sorte que le boudin ne puisse pas en toucher les parois. Dans beaucoup de cas, il est avantageux que la chambre contienne des éléments chauffants pour réchauffer le boudin thermoplastique. Par ce moyen, on peut obtenir des profilés de densité encore plus faible. Le plus souvent, les éléments chauffants sont disposés sur les parois internes de la chambre de façon que le profilé soit chauffé uniformément de toutes parts. On utilisera en particulier des éléments chauffants à infrarouge. La tempéra tur* dans 13 chambre peut rtr - c #t maintenue (istarl- te, par exemple à l'aide de thermostats. Dans une autre forme de réalisation préférée du procédé, la chambre est fermée de façon étanche et mise en dépression. Dans ce but, on peut simplement assujettir à la chambre une tubulure d'aspiration de gaz raccordée à une pompe à vide. Dans la plupart des cas, il n'est pas judicieux de pousser le vide au-dessous de 100 torr. Il est d'autre part souvent favorable d'utiliser une chambre contenant un gaz protecteur, par exemple de l'azote. On peut éviter ainsi une attaque oxydante pour des matières thermoplastiques sensibles à la température et à l'oxygène. Il est généralement opportun de compléter de manière continue le gaz protecteur pendant l'extrusion. Grâce aux possibilités de variation qu'offre la chambre en ce qui concerne sa longueur, son chauffage et son atmosphère, on peut ajuster de façon optimale les conditions les plus importantes de ltexpansion, notamment la température, la pression et la durée de séjour, au profilé désiré ainsi qu'à la masse thermoplastique mise en oeuvre. C'est ainsi, par exemple, que, pour un profilé à paroi mince, il est favorable de travailler avec une chambre de petites dimensions ou chauffée, car de tels profilés se refroidissent rapidement en raison de leur faible masse. Pour des boudins épais, il est avantageux par contre d'utiliser des chambres de grande longueur et/ou d'appliquer une dépression. Les extrudeurs et dispositifs de calibrage employés sont ceux connus, qui font partie de l'état de la technique. Parmi les matières thermoplastiques pouvant être expansées avec l'appareil selon l'invention on peut citer le chlorure de polyvinyle et ses copolymères, le polystyrène, les polymères ternaires acrylonitrile-butadiènestyrène et le polyéthylène. Les mélanges thermoplastiques mis en oeuvre contiennent les constituants usuels, tels que des agents de glissement, des stabilisants et des agents de gonflement. Le choix de la composition permet d'influencer entre de larges limites les propriétés du profilé. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un appareil conforme à l'invention en coupe longitudinale. Cet appareil comprend un extrudeur avec sa tête 2, une chambre 6 et un dispositif de calibrage 9. La référence 1 désigne la vis sans fin de l'extrudeur, qui refoule la matière thermoplastique 3 en direction du bec 4 de la buse. L'expansion commence en 5 dans la chambre 6. Celle-ci contient des éléments chauffants 7. La référence 8 correspond à la cavité interne de la chambre 6 et la référence 10 désigne le boudin expansé se trouvant dans le dispositif de calibrage. En 11 peut être raccordée une pompe à vide. La figure 2 est une vue en coupe transversale de la chambre 6, dans laquelle on voit clairement les élé- ment s chauffants et le boudin en expansion et suspendu librement. EXEMPLE 1 Un mélange de chlorure de polyvinyle dur expansible, formé de chlorure de polyvinyle EXEMPLE 2 Avec le même appareil et le même mélange que dans l'exemple 1, l'espace compris entre le bec de la buse et l'entrée du dispositif de calibrage a été entouré et fermé par une chambre. Par suite de la chaleur propre du boudin extrudé, l'air contenu dans la chambre a été porté à une température d'environ 600C. Les dimensions du boudin se montaient à 4,2 x 55 mm et son poids spécifique à 0,71 g/cm3. EXEMPLE 3 Avec le même appareil et le même mélange que dans l'exemple 2, la chambre entre le bec de la buse et l'entrée du dispositif de calibrage a été portée à une température de l'ordre de 10000 par des éléments de chauffage à rayonnement. Les dimensions du boudin se montaient à 4,4 x 3 55 mm et le poids spécifique à 0,66 g/cm environ. EXEMPLE 4 Le même mélange que dans l'exemple 3 a été traité dans un appareil dans lequel la distance comprise entre le bec de la buse et l'entrée du dispositif de calibrage, qui était de 150 mm dans l'exemple 3, a été portée à 300 mm. Le boudin possédait des dimensions de 4,5 x 3 55 mm et un poids spécifique voisin de 0,62 g/cm EXEMPLE 5 Un profilé plus épais que les précédents (barre ronde, diamètre de la buse = 15 mm) a été exécuté à partir du même mélange et avec le même appareil que dans l'exemple 4. La chambre se trouvant entre le bec de la buse et l'entrée du dispositif de calibrage a été mise cette fois sous une dépression de 300 torrs. Le diamètre du profilé produit était de 37 mm et son poids spécifique d'environ 0,52 g/cm3. EXEMPLE 6 Avec le même appareil que dans l'exemple 5, mais sans dépression, on a produit un boudin circulaire d'un diamètre de 31 mm et de 0,61 g/cm3 de poids spécifique, REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de profilés expansés de faible densité en matières thermoplastiques par extrusion de la matière thermoplastique contenant des agents de gonflement et calibrage du profilé expansé, procédé caractérisé en ce que l'opération d'expansion est effectuée pour l'essentiel dans une chambre qui est intercalée entre le bec de la buse de l'extrudeur et l'ouverture d'entrée du dispositif de calibrage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre est fermée de façon étanche et mise en dépression. 3 Appareil pour la#mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un extrudeur et un dispositif de calibrage et caractérisé en ce qu'entre le bec de la buse de l'extrudeur et l'-ouverture d'entrée du dispositif de calibrage est intercalée une chambre possédant une longueur d'au moins 100 mm et d'au plus 2 000 mm. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre contient des éléments chauffants. 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre contient un gaz protecteur.