Brevet FR2144610A1 — publié le 19730216

La présente invention a pour objet un procédé d'extrusion de tubes ou profilés creux analogues en matières thermoplastiques, ainsi qu'à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans la fabrication par extrusion de tubes ou profilés creux en matières thermoplastiques il est connu d'éviter la déformation du tube extrudé en faisant passer celui-ci, à la sortie de l'extrudeuse, à travers un calibre rigide et en établissant à l'inté- rieur du tube extrudé, une surpression par insufflation à l'inté- rieur du tube d'air sous pression que l'on admet par une conduite traversant une des ailettes, puis le poinçon, de la tête d'extrusion. L'échappement de l'air par l'extrémité libre du tube est empêché par un obturateur situé à l'intérieur du tube, et présentant une forme s'adaptant à la section intérieure de ce tube ou de ce profilé. Cet obturateur, autour duquel glisse le tube, est retenu à la distance voulue de la tête d'extrusion par un câble ou une tige de retenue. La pièce d'obturation est généralement constituée par un flasque de caoutchouc simple ou multiple. On a également déjà proposé d'utiliser comme pièce d'obturation des poches gonflables au moyen d'air introduit par un canal distinct traversant la tête de l'extrudeuse. Enfin, on a également déjà proposé d'utiliser des obturateurs métalliques maintenus en place à l'intérieur du tube par un champ magnétique, ce qui évite la nécessité d'un lien rattachant l'obturateur au poinçon. Ces diverses solutions présentent de nombreux inconvénients. Tout d'abord, quelle que soit la technique utilisée, il y a nécessairement création d'un frottement entre l'obturateur et le tube afin d'obtenir l'étanchéité, ou du moins la régularité des fuites nécessaire pour établir une surpression constante. Or, le frottement de l'obturateur dans le tube peut facilement engendrer des rayures à l'intérieur du tube extrudé, ces rayures étant encore aggravées lorsqu'il arrive que l'obturateur retienne un corps étranger. De surcroit, malgré les précautions prises, le débit de fluide ne peut pas être parfaitement constant, notamment lors du passage d'un défaut sur l'obturateur, ce qui peut créer, par modification du débit de fluide, des variations de pression ayant, avec un faible amortissement, des répercussions sur la partie fluide de l'extrudat à la sortie de la filiere, provoquant ainsi des variations de calibrage. D'autre part, la mise en route de l'extrusion est compliquée et il y a lors de l'introduction de l'obturateur, des risques de collage de matière plastique sur l'obturateur, ce qui peut entrai- ner des pertes importantes. Sur le plan de l'appareillage, ces solutions sont compliquées, car il est nécessaire de ménager dans les ailettes et dans les poinçons de l'extrudeuse des passages de câbles, de tiges, ou des conduits pour l'air de gonflage, dans le cas de l'utilisation d'obturateurs gonflables. Seul l'obturateur maintenu magnétiquement permet d'éviter ces complications, mais, en raison de la relative faiblesse des forces magnétiques disponibles, et surtout du fait que ces forces magnétiques diminuent très vite, avec la distance, il est nécessaire de minimiser autant que possible les forces de frottement entre l'obturateur et le tube extrudé, ce qui se traduit par une étanchéité insuffisante et des possibilités de variation du débit de fluide préjudiciable à la stabilité dimensionnelle du tube extrude. D'autre part, il est nécessaire d'avoir des obturateurs distincts pour chaque changement de calibre ou de forme du tube à extruder, ce qui manque notablement de souplesse. Enfin, il est exclu d'utiliser des obturateurs lorsque la section intérieure du tube ou du profilé devient trop petite, l'encombrement de leurs attaches étant alors prohibitif. Il en est de même pour des profils de forme intérieure compliquée. La présente invention se propose de fournir un procédé et un dispositif permettant de remédier à ces divers inconvénients tout en simplifiant l'appareillage et en présentant une souplesse remarquable d'utilisation. En outre, grâce au procédé selon l'invention, la mesure en continu des caractéristiques dimensionnelles de l'extrudat peut se trouver grandement facilitée. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de tubes ou profilés creux par extrusion de matières thermoplastiques dans lequel on appuie la paroi extérieure au profilé creux extrudé contre la paroi intérieure d'un calibre en faisant règner à l'inte- rieur du profilé creux une pression créée par introduction dans le profilé creux d'un fluide amené par un canal percé dans le poinçon de la tête d'extrusion, ledit fluide étant retenu enfermé dans un espace délimité par le poinçon, la paroi intérieure du profilé creux, et. un obturateur, caractérisé par le fait que l'on fait passer le profilé creux extrudé le long d'un trajet incurvé comprenant une partie descendante reliée à une partie montante par une zone basse, et que l'on enferme à l'intérieur du profilé creux traversant cette zone basse, une masse de liquide constituant l'obturateur. Dans un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le liquide enfermé dans le tube extrudé est un liquide ne mouillant pas la paroi intérieure du tube ou du profilé, et présentant de préférence, une densité importante. Toutefois, il serait également possible d'utiliser un liquide mouillant la paroi intérieure, ce qui a pour effet, évidemment, de faire progressivement diminuer la masse liquide au cours de l'extrusion. Il est évidemment possible de prévoir de rajouter du liquide pendant l'extrusion par un conduit convenablement pratiqué dans le poinçon de la tête d'extrusion. Dans un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux de l'invention, le liquide constituant l'obturateur est du mercure. D'une part ce liquide présente une densité extrêmement importante ce qui permet d'établir des pressions relativement fortes à l'intérieur du tube extrudé sans pour cela être obligé de conférer à la branche ascendante du trajet une hauteur prohibitive pour équilibrer cette surpression. D'autre part, le mercure ne mouille pas les matières plastiques généralement utilisées. On comprend aisément que grâce à l'invention il a été maintenant possible de surmonter toutes les difficultés de l'art antérieur. En effet, on obtient, grâce à l'invention, une étanchéité totale tout en n'ayant que des forces de frottement pratiquement négligeables et réparties d'une manière tout-à-fait régulière. Cette étanchéité est obtenue quelle que soit la complexité de la forme du tube ou profilé et, en outre, la mise en oeuvre de l'invention peut être effectuée sans difficulté, même dans le cas de tubes très minces. Les variations locales de forme du profilé n'ont aucune influence sur l'étanchéité,et la pression régnant à l'interieur du tube peut être maintenue constante d'une manière pratiquement parfaite. Grâce à l'invention, il est en outre possible de contrôler d'une manière très précise les variations des caractéristiques dimensionnelles du tube ou profilé extrudé, et de se servir des données ainsi recueillies pour commander, d'une manière en ellemême connue, les caractéristiques de l'extrusion. En effet, la-présence d'une masse liquide à l'intérieur de la zone basse du profilé permet d'amplifier notablement la précision des mesures dimensionnelles basées sur l'utilisation des moyens de mesures quelconques telles que champ magnétique, champ électrique, rayonnement, radio-actif, lumineux ou ultra-sonore. Selon l'invention, on mesure les variations de ces champs au niveau de la masse liquide et on tient compte des résultats de ces mesures dans le calcul des dimensions du profilé creux et dans le contrôle des différents paramètres de l'extrusion et du calibrage tels que vitesse d'extrusion, température d'extrusion, pression du gaz de calibrage, vitesse de traction du profilé creux. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, caractérisé par le fait qu'il comporte, en aval d'un organe de calibrage situé à la sortie d'une tête d'extrusion, des moyens de déflection du tube ou profilé extrudé pour faire parcourir au tube un trajet présentant une partie descendante, une partie montante et une partie basse reliant lesdites parties descendante et montante. Ces moyens de déflection sont de préférence des galets ou cylindres, moteurs ou entraînés par le tube lui-même. Dans une forme de réalisation avantageuse permettant le contrôle de la fabrication du tube, le dispositif présente,#au niveau de la partie basse, des moyens de création et de détection de champs de mesure, lesdits moyens étant reliés à des convertisseurs de données et des transmetteurs d'impulsions de réglage aboutissant à certains ou à la totalité des appareils de traction des profilés, commande de vitesse du moteur de l'extrudeuse, commande de réglage du chauffage de la tête d'extrusion, commande de réglage de la pression de calibrage et commande de réglage de position ou dimensions de la filière. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé dans lequel la figure unique représente une vue schématique d'un dispositif d'extrusion selon l'invention. En se référant à la figure, on voit une ligne d'extrusion composée d'une extrudeuse 1, d'une tête de filière droite 2, d'un calibre 3, d'un bac de refroidissement 4, de quatre galets 5, 6, 7, 8, et d'un système de tirage quelconque 9, par exemple à chenilles. En pénétrant dans le tube- de calibrage 3, le tube extrudé 10 est appliqué contre la paroi interne de ce tube de calibrage 3 par une surpression d'air établie au moyen d'un conduit d'amenée d'air disposé dans le poinçon de la filière 2, d'une manière en elle-même déjà connue. Afin d'augmenter l'effet de la surpression au niveau du tube de calibrage 3, il serait évidemment encore possible d'établir à la surface interne de ce tube de calibrage 3 une dépression venant S t ajouter à la surpression située à l'intérieur du tube. Conformément à l'invention, on introduit dans le tube 10 extrudé une masse 11 de mercure, cette masse 11 étant enfermée principalement dans la partie basse 10a située entre les cylindres 6 et 7 et reliant la branche descendante lOb, et la branche ascendante 10c du tube dévié par les galets 5, 6, 7, 8. Comme on le comprendra aisément, le mercure monte plus haut dans la branche ascendante 10c, sous l'effet de la surpression établie dans le tube 10, la différence de niveau h donnant une valeur sensiblement proportionnelle à la valeur de la surpression dans le tube. Au lieu d'extruder un tube ou profilé creux 10 unique, il est également possible de réaliser des profilés complexes présentant, en section, plusieurs parties creuses ne communiquant pas entre elles tout en étant fixées les unes contre les autres, soit directement par extrusion avec une tête munie de plusieurs poinçons, soit par juxtaposition de plusieurs profilés individuels extrudés séparément. Dans ce cas, le profilé complexe est mené comme le tube 10 pour former une descente reliée à une remontez par une partie basse, les différents profilés creux individuels enfermant chacun une masse de liquide dans la zone basse commune. Afin de mesurer les caractéristiques dimensionnelles du tube 10 on peut avantageusement prévoir, selon l'invention, de disposer au niveau de la partie basse 10a, soit entre les galets 6 et 7, soit vers l'une ou l'autre des branches 10b, 10c, des moyens d'établissement d'un champ de mesure et des détecteurs ou capteurs convenables reliés à des moyens de traitement de ces données. Ainsi, il est possible de disposer d'un côté du tube un émetteur de rayonnement et de disposer de l'autre côté un capteur, l'intensité du flux capté étant fonction de l'épaisseur instantanée du tube rempli de mercure. Comme champ de mesure on peut utiliser différents champs magnétiques, électriques, radio-actifs, lumineux ou ultrasonores. La présence d'un liquide enfermé dans le tube, notamment dans le cas du mercure, permet de réaliser des interfaces entre la matière plastique et le liquide présentant des réponses très différentes aux divers champs utilisés. Enfin, on peut également prévoir, soit sur la branche 10c, soit sur la branche lOb, des moyens permettant de mesurer le niveau du mercure, ce qui fournit une mesure directe de la surpression établie dans le tube 10. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS I- Procédé de fabrication de tubes ou profilés creux par extrusion de matière thermoplastique, dans lequel on appuie la paroi extérieure du profilé creux extrudé contre la paroi intérieure d'un organe de calibrage en faisant régner à l'intérieur du profilé creux une pression créée par introduction, aans le profilé creux, d'un fluide amené par un canal percé dans le poinçon de la tête d'extrusion et retenu enfermé dans un espace délimité par le poinçon, la paroi intérieure du profilé creux et un obturateur constitué par une masse de liquide enfermé dans le profilé dans la zone basse d'un trajet incurvé du profilé, comprenant une partie descendante et une partie montante, caractérisé par le fait que lors de l'extrusion, on créé autour de la zone basse du profilé creux contenant le liquide, un champ de mesure, tel qu'un champ magnétique, électrique, radio-actif, lumineux ou ultra-sonore, que l'on mesure les variations audit champ, que l'on utilise le résultat de ces mesures dans le calcul des dimensions du profilé creux et dans les,6ontrôles des paramètres d'extrusion et de calibrage. 2- Dispositif pour la mise en oeuvre du profilé selon la revendication 1, comprenant des moyens de déflexion de la trajectoire du profilé pour établir le trajet incurvé pour enfermer dans la zone basse de ce trajet un liquide d'obturation, caractérisé par le fait qu'il comporte au niveau de laaite zone basse, au moins un émetteur et au moins un détecteur de champ de mesure, tel qu'un champ magnétique, électrique, radio-actif, lumineux ou ultra-sonore, reliés à des convertisseurs de données et à des transmetteurs d'impulsions de réglage aux dispositifs de commande des caractéristiques d'extrusion.