Brevet FR2248144A1 — publié le 19750516

La presente invention vise un procédé d'extrusion et de bi- orientation de gaine plastique, notamment de gaine en polystyrène. Elle se rapporte également å un dispositif destiné à la mise en oeuvre de ce procédé et à la gaine ainsi obtenue. On sait que l'extrusion d'une gaine de polystyrène exige une temperature de filière relativement élevée, supérieure ou égale à 170 C. Si, dès la sortie de la filière et alors que la matière est encore sensiblement à cette température, on désire étirer la gaine, il nty a besoin que d'appliquer une pression d'air de gonflage très faible, environ 2 g/cm2 pour obtenir un étirage longitudinal et transversal que lton peut cependant peine qualifier de biorientation.Les caractéristiques mécaniques obtenues ainsi ne dépassent en effet pratiquement pas le double de ce qui est mesure sur une gaine extrudée sans gonflage. Ainsi, les longueurs de rupture ne sont au maximum que de 3500 à 4000 m (au lieu de 1500 à 2000 m). Vne explication possible en est que l'effort de traction exercé sur la gaine à une pression aussi faible est insuffisant pour orienter complètement les molécules de la matière constituant la gaine. Les caractéristiques indiquées ci-dessus sont à la limite suffisantes pour la plupart des applications, mais des fluctuations de fabrication entralnent des passages de ces caractéristiques en-dessous de la limite admissible, ce qui n'est pas tolérable sur le plan industriel. L'invention a pour objet un procedé permettant d'élever forte- ment les valeurs des caractéristiques mécaniques des gaines de polystyrene (PS) extrudé, pour les placer bien au-dessus des valeurs limites acceptables et rendre ainsi les produits obtenus satisfaisants même dans le cas de fluctuations de fabrication. Elle vise aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et les gaines fabriquées par ce procédé et/ou dans ce dispositif. le procédé selon l'invention, pour l'extrusion de gaine plastique, notamment de gaine de polystyrène, dans lequel cette gaine est tiree longitudinalement et vers le haut hors d'une tête d'extrusion verticale et est simultanement soumise à une pression interne de manière à réaliser par gonflage un étirage transversal de cette gaine, est caractérisé en ce qu'on fait traverser à ladite gaine à sa sortie de la tête d'extrusion un bain d'un métal liquide maintenu à une température inférieure a la température de la matière de la gaine dans cette tête. Selon une disposition préférée, ce métal liquide est du mercure. Le bain est thermostaté par échange de chaleur avec une source extérieure au bain et maintenu dans la zone où la gaine quitte le bain a une température voisine de 120 C. Dans ces conditions, le bain de métal liquide que traverse la gaine sortant de la tête d'extrusion joue, à l'égard de cette gaine, un rôle de filière froide, sans rayer la gaine cependant, puisque les mouvements induits dans ce-bain par la traction de la gaine réduisent les frottements gaine-bain à des valeurs négligeables. Ce bain constitue en outre un échangeur thermique assurant le refroidissement de la gaine, et un moyen d'isolation entre la gaine fragile (parce quta température élevée) sortant de la tête d'extrusion, et la gaine refroidie au-dessus de ce bain. Par rapport à un bain d'eau, le métal liquide offre l'avantage de ne pas mouiller la gaine et de ne pas nécessiter d'essuyage ni de séchage. sien entendu, le gonflage de la gaine qui en assure l'étirage transversal se fait au-dessus du bain et il est accompagné d'une traction vers le haut qui assure l'étirage longitudinal. Ce gonflage s'applique à une gaine refroidie et donc plus résistante et se fait par conséquent a une pression plus élevée que pour une gaine sortant directement de la tête d'extrusion. On obtient ainsi en une seule passe une biorientation réelle conduisant à un produit possédant des caractéristiques mécaniques au moins aussi bonnes que celles des produits fabriques auparavant par le procédé de la "double bulle". I1 est maintenant possible d'obtenir pour le polystyrene des longueurs de rupture de 6000 m. L'invention ressortira d'ailleurs mieux de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, en reference au dessin annexe dont la figure unique est une vue schematique, en coupe, d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif selon l'invention, dans la forme choisie et représentée, comprend, entourant la tette d'extrusion 10 qui présente un ajutage annulaire 12, d'axe vertical, relié par un conduit 14 à l'álimentation en polystyrene fondu (schématisée par la flèche 16), un récipient 18, sans fond, relié de manière étanche au pourtour de ladite tête en 20. Une canalisation 30 munie, dans cet exemple, d'un robinet 32 et d'un clapet anti-retour 34 part de la paroi extérieure du récipient 18 et aboutit, en traversant en 36 le corps de la tête d'extrusion, en 40 dans la région de la paroi de cette tête gui est intérieure à l'ajutage 12.Une canalisation de dérivation 42 munie d'un-robinet 44 part de la canalisation 30, en amont du clapet anti-retour 34. Une canalisation 46 de soufflage d'air traverse axialement le noyau de la tête d'extrusion et se termine en 48 au-dessus de la paroi du récipient 18, elle est reliée à des moyens de soufflage d'air (non représentés), l'arrivee d'air, sous une pression et un débit réglables, étant schématisée par la flèche 50. Le récipient 18 est équipe de moyens de chauffage 52 et de réfrigeration 54, commandes par une installation de régulation adaptée à maintenir le contenu du récipient à une temperature constante, réglable. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, l'extrusion de la gaine commence de manière usuelle, le récipient 18 étant vide. La matière plastique fondue est injectée en 16 et la gaine 54 est extrudée par l'ajutage 12, sans gonflage ou avec un gonflage très léger par la canalisation 48. La gaine 54, la sortie de la tête d'extrusion, a une température voisine de 180 C-par exemple. Le robinet 44 étant fermé, un métal liquide tel par exemple du mercure, est versé dans le récipient et, grâce la canalisation 30, s'établit à la fois dans la gaine 54 et autour de celle-ci aux niveaux respectifs 55 et 56. Ce mercure est maintenu à une tempera- ture-choisieJ par exemple 120 C. On réalise alors le gonflage de la gaine en 57 r par injection~ d'air en 5Q, cet air se deversant dans la gaine en 48 au-dessus du niveau 56, pour conférer d cette gaine la biorientation désirée. Le dispositif selon l'invention comporte en outre un by-pass 10, équipé d'une vanne 11 permettant, une fois la pression de gonflage établie dans la gaine, de laisser si on le désire, le niveau de metal liquide baisser dans la partie centrale. Le mercure, qui rend nécessaire un traitement de surface de la tête d'extrusion, peut être remplacé par un alliage métallique å bas point de fusion. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. Ainsi, elle peut notamment s'appliquer à 1'étirage de gaines en polyéthylène, polyamide, chlorure de polyvinylé, etc.. REYENDICA2IONS 1.- Procédé d'extrusion de gaine plastique, notamment de gaine polystyrdne, dans lequel cette gaine est étirée longitudinalement et vers le haut hors d'une tête d'extrusion verticale et est simultanément soumise à une pression interne de manière à réaliser par gonflage un étirage transversal de cette gaine, caractérisé en ce qu'on fait traverser à ladite gaine à sa sortie de la tête d'extrusion un bain dtun métal liquide maintenu à une température inférieure à la température de la matière de la gaine dans cette tête. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce métal liquide est du mercure. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce métal liquide est un alliage métallique à bas point de fusion. 4.- Procedé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, appliqué à l'e trusion d'une gaine polystyrène, caractérisé en ce que le bain est thermostaté par échange de chaleur avec une source extérieure au bain et maintenu dans la zone od la gaine quitte le bain à une temperature voisine de 120 C. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 4, caractérisé en ce que, pour la mise en route de ce procédé,-le métaL liquide n t est mis en place qu'après début d'extrusion de la gaine sans gonflage ou sous léger gonflage. 6.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dispositif du genre comprenant une tête d'extrusion à aJutage annulaire et axe vertical, que traverse axialement une canalisation de soufflage d'air de gonflage de la gaine extrudée, caractérisé en ce qu'une paroi liée de manière étanche au pourtour de la tête d'extrusion forme, avec la face supérieure de celle-ci, constituant le fond, un récitient adapté à contenir le métal liquide, une canalisation mettant en communication les régions du récipient respectivement intérieure et extérieure à la gaine. 7.- Dispositif selon la revendìcation 6, caractérisé en ce que le récipient est équipe de moyens de chauffage et de refroidisse- ment commandés par un dispositif de régulation adapté à maintenir constante la température du bain de métal liquide. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'au moins un robinet et un clapet anti-retour sont disposés sur la canalisation de communication. 9.- Gaines extrudées selon le procédé de la revendication 1, et notamment gaines en polystyrène, polyéthylène, polyamide, chlorure de polyvinyle ainsi obtenues.