Brevet FR2200109A1 — publié le 19740419

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour réaliser par extrusion des profilés, avantageusement en matières thermoplastiques revêtus sur une partie au moins de leur pourtour d'au moins une matière supplémentaire0 Le revêtement de profilés ou produits plats extrudés, constitués par exemple de matières thermoplastiques telles que le PVCs a pour but d'améliorer la surface de ces produits Un tel revêtement permet, moyennant une dépense relativement faible, d'améliorer diverses propriétés de la matière constituant le support Ces propriétés à améliorer sont, par exemple, la solidité ou résistance à la lumière, la tenue aux intempéries1 l'ininflammabilité, la résistance aux sollicitations mécaniques, l'aspect des surfaces1 leur étanchéité, leur coloration,etc, La présente invention a pour but de réaliser un procédé et un dispositif permettant1 dans les meilleures conditions économiques possibles, de réaliser en une seule opération l'extrusion d'une pièce et le revêtement de cette dernièce. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que simultanément avec l'extrusion du profilé de support, on extrude en continu la matière qui sert à former le revêtement, sur le profilé extrudé, alors que celui-ci est encore à une température à laquelle il est déformables et qu'on procède ensuite au calibrage Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre avec toutes les matières qui, lorsqu'elles sont façonnées à l'état thermoplastique ou à l'état de fusion présentent une liaison suffisante entre elle s0 Si les matières utilisées pour constituer9 d'une part, le profilé extrudé et, d'autre part, le revêtement se travaillent à des températures différentes, l'invention peut encore être mise en oeuvre en recourant à une isolation thermique entre les deux matières0 A titre d'exemple d'une combinaison de matières ayant donné des résultats avantageux dans le bâtiments on citera des profilés pour fenertress réalisés en PVC résistant aux chocs, extrudés et revêtus selon l'invention Comme on le sait, on utilise dans le bEtiment des profilés pour constituer par exemple des cadres de fenêtres ou de portes. De tels profilés sont en matière thermoplastique, par exemple en PVC rigide et sont exposés à de multiples sollicitations par les intempéries, notamment à de forts ensoleillements et à d'importantes fluctuations de température qui sollicitent les matières thermoplastiques de ces profilés jusqu'aux limites compatibles avec leur utilisation. Dans l'industrie du bâtiment, la tenue à la lumière, sur plusieurs années, des matières thermoplastiques utilisées, joue un rôle essentiel (ceci pour des questions d'aspect). Tout aussi importants sont le comportement des matières plastiques,c'està-dire des profilés, en présence des variations de température et leur tenue aux agents atmosphériques. En tant que pigments susceptibles d'être ajoutés à la couche de polyméthacrylate de méthyle, on peut citer, outre les pigments usuels de coloration, également de façon avantageuse des pigments ayant à la fois une forte capacité d'absorption pour la lumière visible et une forte capacite de réflexion dans le domaine infrarouge. L'utilisation de tels pigments réduit l'échauffement par irradiation solaire, de sorte que la tenue aux intempéries des éléments de construction se trouve améliorée. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention relative à la réalisation de profilés en matière thermoplastique ayant une résistance à la lumière et aux intempéries améliorée par rapport à celle que l'on obtiendrait avec la seule matière constituant les profilés, il est prévu que l'on forme sur au moins un côté du profilé un revêtement à partir d'un polyméthacrylate de méthyle ou dtun copolymère de celui-ci, ce revêtement ayant une épaisseur avantageusement comprise entre O 1 et 1 mm. le revêtement de polyméthacrylate de méthyle, ou d?un copolymère de celui-ci, ou encore un revêtement realisé avec un mélange de ces deux composés, présente une excellente adhérence sur des profilés en matière thermoplastique (par exemple en PVC rigide ou en ABS), et confère à ces profilés une excellente tenue à la lumière et aux agents atmosphériques. A cela s'ajoute encore une excellente aptitude à la coloration, ainsi qu'une parfaite brillance des profilés, ce qui, pour des raisons esthétiques, est souvent désirable dans le bâtiment. A ces qualités s'ajoute encore un excellent état de surface et une bonne résistance au rayage, ce qui est particulièrement appréciable lorsqu'il s'agit d'éléments de construction particulièrementrêx- posés et sollicités, tels que des cadres pour fenêtres, Pour réaliser le revêtement des profilés en matière plastique par co-extrusion, c'est-à-dire en même temps que l'extrusion des profilés, il faut que ces matériaux utilisés, c'est-à-dire les matériaux de support tout aussi bien que ceux formant le revêtement, soient déformables. Conviennent en particulier pour la co-extrusion : les poly méthacrylates de méthyle, ou leurs copolytères, ou encore des m@@anges de ces composés, ayant avantageusement un poids moléculaire de l'ordre de 1200000 à 180.000. Avec une telle combinaison de matières, on obtient une parfaite adhérence et l'épaisseur de la couche peut être adaptée aux impératifs techniques particuliers Le produit obtenu en procédant selon l'invention présente une surface dont les propriétés sont essentiellement celles du revêtement. Par ailleurs le procédé selon l'invention permet aussi de revêtir, et par conséquent d'améliorer la surface de produits extrudés expansés1 @ par exemple de PVC. Les profilés extrudés réalisés selon l'invention se distinguent par le fait outils comportent sur au moins une partie de leur périphérie une couche adhérente d'un polyméthacrylate de méthyle, ou d'un copolymère de celui-ci, dont l'épaisseur est avantageusement de l'ordre de 0,1 à 1 =. La réalisation d'une couche de polyméthacrylate de méthyle permet d'obtenir des profilés très brillants et, si l'on désire que le revpetement soit teinté, on obtient des couleurs très pures et lumineuses Par ailleurs, selon les additifs utilisés, par exemple un absorbeur d'ultraviolet ajouté au polyméthacrylate de méthyle ou à ses copolymères, la couche peut avoir des propriétés particulièrement marquées dgabsorption dans le domaine de l'ultraviolet fie tels profilés ainsi revécus co:ti- tuent les composants desires pie@isement dans le @à@@m@@@, @@@ pa@les de conserver le@@ couleur pendant des @@@é@@ et sonsi blement plus résistants aux agents atmosphériques. Il s'est en outre avéré que le revêtement, réalisé par exemple avec du polyméthacrylate de méthyle, sur d@@ profilé@ en m@tière the@rmoplestique est evantageux également d@ point de vue du retreit sous l'effet d'agents extérieurs. L'expérience montre que des profilés de PVC enduits de polyméthacrylate de méthyle ont, sous l'action de températures élevées, une moindre tendance au retrait que des profilés non revêtus. Le procédé selon l'invention permet de réaliser, pour le bâtiment 9 des profilés de matière plastique dont le domaine d'utilisation est plus étendu du fait de leurs propriétés améliorées et dont les qualités esthétiques sont améliorées, Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention on part d'un dispositif consistant en un outil d'extrusion pour une extrudeuse pour produire des profilés exextrudés, de préférence en matières thermoplastiques pourvus d'un revêtement, comprenant un outil principal d'extrusion et un dispositif de calibrage O Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'au moins un outil d'extrusion additionnel9 présentant une ou plusieurs filières annexes pour une deuxième matière (revêtement) est disposé dans la zone de la sortie de la filière principale de l'outil principal. Cet outil additionnel couvre au moins une partie du contour extérieur du profilé extrudé, cette partie correspondant à l'importance du revêtement désiré. L'outil additionnel peut avantageusement être disposé de façon à se terminer frontalement dans le même plan que l'outil principal, ou de façon à se trouver frontalement en partie en avant de l'outil principal0 Selon la nature et l'importance du revêtement, on peut disposer un ou plusieurs outils additionnels, avec une ou plusieurs filières annexes, dans un plan radial autour de la sortie de la filière principale de l'outil principal, ces outils additionnels pouvant aussi être disposés axialement les uns derrière les autres Lorsqu'il s'agit d'extruder des profilés creux et que des poinçons se trouvent alors à l'intérieur du profilé1 afin de former des cavités dans celui-ci, il est avantageux que le ou les poinçons se terminent dans le plan de la face frontale, coté sortie1 de l'outil additionnel Cela permet alors de faire en eorte que le poinçon qui se trouve dans la cavité faisant suite au coté revêtu, déborde devant la sortie de la filière principale, et de disposer ainsi d'un soutien supplémentaire pour le côté revêtu du profilé En extrudant$imultanément un profilé et un revêtement, et en calibrant ensuite le produit ainsi revêtu,il convient de veiller à ce que les différentes matières aient à peu près les mêmes valeurs de retrait lors du refroidissement afin d'éviter un décollement du revêtement. Ceci n'exclut toutefois pas que la température de travail de la deuxième matière soit différente de celle de la première matière Pour de tels cas, l'invention prévoit que l'outil additionnel est au moins partiellement isolé de l'outil principal0 Afin de pouvoir modifier l'épaisseur du revêtement, en foncitn de la deuxième matière utilisée et en fonction des impératifs à satisfaire, l'invention prévoit que la fente de sortie de la filière de l'outil additionnel peut être réglable Selon l'invention, on obtient ce résultat par exemple, par le fait que la zone répartitrice précédant la fente de sortie de la filière de l'outil additionnel est réalisée sous la forme d'une fente réglable dont la largeur peut être réglée par l'insertion d'une plaque ou tôle ayant une épaisseur appropriée Cette forme de réalisation de la fente réglable élimine toutes les causes d'imprécision susceptibles de se présenter, par exemple, à la suite de travaux de nettoyage ou de retouches Cette caractéristique de réglabilité de la fente implique que les deux moitiés de l'outil additionnel doivent être planes afin que leur écartement puisse être fixé avec précision par l'insertion d'une tôle ou d'une plaque. Le remplacement de cette tôles pour modifier la largeur de la fente réglable, est une opération simple En cas d'endommagement, une retouche par rectification des surfaces planes de l'outil permet de rétablir un ajustement précis. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture des exemples non limitatifs suivants décrits en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente schématiquement une installation d'extrusion les figures 2a et 2b représentent une coupe et une vue frontale de l'outil principal auquel est associé un outil additionnel les figures 3a et 3b sont respectivement une coupe longitudinale et une coupe transversale d'une variante d'outil principal avec un outil additionnel associé la figure 4 est une coupe transversale d'un outil additionnel pour réaliser un revêtement sur plusieurs c8tés d'un profilé la figure 5 représente un outil additionnel dont une partie déborde en avant de l'outil principal les figures 6a et 6b représentent un outil principal en avant de la face frontale duquel est disposé un outil additionnel coopérant avec un poinçon saillant en avant de ladite face frontale les figures 7a et 7b représentent une variante de la réalisation selon les figures 6a et 6b convenant ici pour un revêtement sur tous les côtés les figures 8 & à 8d montrent comment est réalisée la fente réglable de l'outil additionnel la figure 9 illustre une autre possibilité de réglage de la fente de sortie de la filière de l'outil additionnel la figure 10 montre une variante d'une sortie de filière d'outil additionnel, cette variante convenant pour réaliser un revêtement en forme de bandes. La figure 1 représente schématiquement une installation d'extrusion servant à produire des profilés extrudés L'extrudeuse 1 reçoit la matière 20 pour le profilé à extruder 2 qui est produit par l'outil d'extrusion 3 et qui est calibré à la forme précise désirée dans le dispositif calibreur 4 placé à la suite de l'outil d'extrusion 3. Dans la zone de la sortie 5 de la filière principale de l'outil principal 3, on a disposé un outil additionnel 6 amenant la deuxième matière, celle qui est destinée au revêtement 8 du profilé 2. Cette deuxième matière arrive par la deuxième extrudeuse 19 pourvue d'une alimentation en matière 180 La première matière, celle dont est fait le profilé 2, peut être constituée par exemple par du PVC rigide, tandis que la deuxième matière, celle servant au revêtement peut être constituée'par un polyméthacrylate de méthyle facilement déformable et extrudable à chaud, lequel peut être d'une couleur quelconque désirée, L'extrusion directe du revêtement 8 sur le profilé 2 qui progresse en même temps assure une bonne adhérence de la couche 8 sur le profilé 2. Cette adhérence subsiste à la sortie de l'appareil de calibrage 4 et donne des profilés de grande précision dimensionnelle et d'excellente qualité La taille de l'outil additionnel 6 dépend également de l'importance de la couche de revêtement du profilé extrudé. L'un des avantages principaux du procédé selon l'invention, et de son dispositif de mise en oeuvre, réside dans le fait que l'application du revêtement et le calibrage qui y fait suite ont lieu en une seule opération, dans un ensemble ou dispositif unique Les figures 2a et 2b représentent une forme possible de réalisation de l'outil additionnel 6 et de son association à l'outil principal 3. L'arrivée 23 de la deuxième matière provenant de l'extrudeuse 19 se fait ici à 900 de la direction d'extrusion 21 du profilé 2. Pour cette raison, l'outil additionnel 6 est lui aussi disposé à 900 de l'outil principal 3 et se termine dans le plan de la face frontale 10 de la sortie 5 de la filière de l'outil principal 3. L'espace libre 13 entre l'outil additionnel 6 et l'outil principal 3 sert à l'isolation thermique, de sorte que la température de travail de la deuxième matière est indépendante de celle de l'outil principal. Dans l'exemple représenté, l'outil additionnel 6 est réalisé sous une forme telle que la sortie 7 de sa filière dépose un revêtement sur un c3té du profilé extrudé 2, comme on peut le voir sur la figure 2b. La figure 2b montre en outre l'arrivée 23 de la deuxième matière par l'outil additionnel, cette matière passant par des canaux d'amenée 25 et par la zone répartitrice 15 pour atteindre la sortie 7 de la filière annexe. Dans l'exemple représenté, le profilé extrudé est creux et sa section comporte plusieurs cavités formées par les poinçons 12 et 12a. C'est en 22 que se fait l'arrivée de matière à l'outil principal 3. Les figures 3a et 3b montrent un outil ditionnel 6 qui est différent de celui représenté sur les figures 2a et 2b 0 Cet outil additionnel dépose un revêtement constitué de "deuxième matière", sur deux zones partielles du profilé extrudé 2. L'outil additionnel 6 est ici réalisé de fa çon à déposer le revêtement par deux filières annexes 7 et 7a, sur deux côtés du profilé 2, dans le cas présent sur les c8tés opposés. La deuxième matière 23 est amenée aux filières annexes 7 et 7a par le canal annulaire 24, par les canaux d'amenée 25, 25a et par les zones répartitrices 15 et 15a. Dans cet exemple aussi, l'outil additionnel (sortie des filières 7, 7a) se termine dans le plan de la face frontale 10 de l'outil principal 3. La figure 4 représente un outil additionnel 6 associé à trois extrudeuses secondaires 19, 19a et 19b débitant des matières de natures différentes pour revêtir plusieurs côtés 9, 9a et 9b d'un profilé en caisson 2. Dans une variante dans laquelle l'agencement diffère de celui représenté ci-avant dans lequel l'outil additionnel se termine au ras de la face frontale 10 de l'outil principal 3 , l'outil additionnel 6 représenté sur la figure 5 est disposé en parties en avant de ladite face frontale de l'outil principal 3. En outra, dans le cas représenté sur les figures 6a et 6b, l'outil additionnel 6 est disposé tout entier en avant de la face frontale 10 de l'outil principal 3, le poinçon 12a formant la cavité du côté de la face à revêtir du profilé creux à cavités 2 se prolongeant jusqu'au bord avant 26 de l'outil additionnel 6. Ce poinçon 12a sert en même temps à soutenir celui des côtés du profilé qui doit être revêtu, les autres côtés 27 du poinçon 12a étant légèrement chanfreinés de façon à éviter le collage du profilé sortant 2 contre le poinçon 12a pendant la phase de solidification. Dans une variante qui diffère de celle représentée sur les figures 6a et 6b l'outil (figures 7a et 7b) réalise le dépôt d'un revêtement sur tous les c8tés du profilé creux extrudé 2, ce revêtement étant fait d'une seule matière qui provient de l'extrudeuse secondaire 19 par des canaux d'amenée 25, Jusqu'à la zone de répartition 15 correspondant au revêtement sur tous les côtés du profilé. Là encore, le poinçon 12 prévu pour former la cavité du profilé est prolongé jusqu'à la face frontale avant'26 de l'outil additionnel 6, afin de soutenir chaque côté du profilé à revêtir. Il est important d'être en mesure de réaliser un revêtement de qualité et d'épaisseur constante sur les profilés et de pouvoir ajuster et régler l'épaisseur du revêtement selon les besoins. Les figures 8a, 8b, 8c et 8d représentent une réalisation d'outil additionnel 6 comportant des moyens de réglage permettant de faire varier l'épaisseur du revêtement. Ici l'épaisseur du revêtement est réglée dans la fente réglable 16 située entre la zone répartitrice 15 et la sortie de filière 70 Comme le revêtement est la plupart du temps constitué par une faible épaisseur de matière, il en résulte que cette fente réglable 16 doit être obligatoirement très petite.Comme la réalisation de telles fentes réglables d'un outil peut être très imprécise si elle est faite par des voies normales, et comme elle peut être modifiée à l'occasion de travaux de nettoyage et de retouches, l'invention prévoit d'intercaler, entre les deux moitiés d'outil 6 et 11 de l'outil additionnel, une tôle de réglage 17. L'épaisseur de cette tôle de réglage, ou encore de cette plaque de réglage détermine avec précision l'importance de la foute 16. Cette fente réglable 16 peut être modifiée de façon simple par remplacement de cette tôle 17, et si les surfaces planes des parties d'outil 6 et 11 sont endommagées, on peut néanmoins, après les avoir rectifiées, disposer encore d'un réglage précis. La figure 8b montre une vue avant de l'outil principal 3 et de l'outil additionnel 6, tandis que la figure 8c représente la partie 11 de l'outil additionnel 6 formant "plaque frontale". Par contre, la figure 8d représente la tôle intercalaire 17 permettant de régler la largeur de la fente 16. Bien entendu, la forme extérieure de cette plaque est adaptée à la zone répartitrice 15 de l'outil additionnel 6. La figure 9 illustre une autre possibilité de réglage de l'épaisseur du revêtement 8 déposé sur le profilé 2 qui est ici un profilé ouvert simple. Dans ce cas, la disposition choisie permet, par un déplacement vertical (dans le sens de la flèche 28) de la plaque frontale 11 de l'outil additionnel 6, de régler la largeur de la fente de sortie 7 de l'outil additionnel, pour l'adapter aux besoins. La figure 10 représente une variante dans laquelle la filière de l'outil additionnel est conçue pour réaliser le dépôt d'un revêtement en forme de bandes. Ici,la fente de sortie 7 est , du fait de la disposition d'un élément d'étanchéité 14 dans la zone de répartition 15, subdivisée de telle sorte que le revêtement ait la forme de deux bandes déposées sur un côté du profilé 2. I1 peut être nécessaire, selon les caractéristiques que la matière constituant le revêtement doit avoir relativement au matériau de support constituant le profilé,que la température de travail dans l'outil additionnel 6 soit différente de celle nécessaire dans l'outil principal 3. A cette fin, la zone d'isolation thermique 13 est prévue entre l'outil additionnel et l'outil principal. Cette zone peut être réalisée, par exemple, sous la forme d'un simple intervalle rempli d'air ou d'une matière constituant un isolant thermique. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de déposer,sur des produits profilés ou plats, des revêtements d'une épaisseur donnée, pour obtenir en une seule phase opératoire, lors de l'extrusion du produit, des surfaces améliorées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser par extrusion des profilés, avantageusement en matières thermoplastiques, dont le pourtour est au moins partiellement revêtu d'au moins une matière supplémentaire, dite deuxième matière, ce procédé étant caractérisé par le fait que simultanément avec l'extrusion du profilé, on extrude en continu la deuxième matière qui sert à former le revêtement, sur le profilé extrudé alors que celui-ci est encore à une température à laquelle il est déformable et qu'on procède ensuite au calibrage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dépose, sur au moins un côté du profilé, un revêtement d'un polyméthacrylate de méthyle, ou d'un copolymère de celui-ci, cette couche ayant une épaisseur avantageusement comprise entre 0,1 et 1 mm. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on utilise pour le revêtement des polyméthacrylates de méthyle ou des copolymères de ceux-ci,ayant un poids moléculaire d'environ 120.000 à 180.000. 4. Profilé extrudé pour constituer des pièces ou éléments profilés pour le bâtiment, par exemple pour constituer des cadres de fenêtres, ce profilé étant réalisé à partir de matières thermoplastiques extrudables, telles que le PVC (chlorure de polyvinyle) ou l'ABS (copolymère acrylonitrlle butadiène-styrène), et comportant une surface dont les caractéristiques sont améliorées en particulier du pcint de vue de la tenue à la lumière et aux intempéries, ce profilé étant réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte, sur au moins une partie de son pourtour, une couche adhérente d'un polyméthacrylate de méthyle, ou d'un copolymère de celui-ci, dont l'épaisseur est avantageusement comprise entre 0,1 et 1 mm. 5. Outil d'extrusion pour une extrudeuse, pour produire des profilés extrudés pourvus d'une couche de revêtement, ces profilés étant avantageusement constitués de matières thermoplastiques et étant obtenus au moyen d'un outil principal d'extrusion et d'un dispositif de calibrage, selon le procédé de la revendication 1, cet outil d'extrusion étant caractérisé par le fait qu'au moins un outil additionnel,présentant une ou plusieurs filières annexes pour une deuxième matière, est disposé dans la zone de la sortie de la filière principale de l'outil principal. 6. Outil d'extrusion selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'outil addi'ionnel couvre au moins une partie du pourtour du profild extrudé. 7. Outil d'extrusion selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'outil additionnel est disposé contre l'outil principal, du côté de la face frontale de celui-ci, de façon à se terminer avec le plan de ladite face frontale. 8. Outil d'extrusion selon la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'au moins une partie de outil additionnel se trouve en avant de la face frontale de l'outil principal. 9. Outil d'extrusion selon la revendication 8 pour réaliser des profilés creux extrudés avec un poin çon disposé dans l'outil principal, cet outil étant caractérisé par le fait que ledit poinçon est disposé de façon à se terminer au ras de la face frontale de sortie de l'outil additionnel. 10. Outil d'extrusion selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé par le fait que l'outil additionnel est au moins en partie isolé, du point de vue thermique, par rapport à l'outil principal. 11. Outil d'extrusion selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé par le fait que la fente de sortie de la filière de l'outil additionnel est réglable. 12. Outil d'extrusion selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé par le fait que la zone de répartition précédant la fente de sortie de la filière de l'outil additionnel est réalisée sous la forme d'une fente réglable grâce à l'insertion d'une tôle ou plaque d'épaisseur appropriée dans ladite fente.