Brevet FR2247335A1 — publié le 19750509

La présente inventior est relative à une extrudeuse et, plus particulièrement à la vis sans fin eu transporteuse d'une extrudeuse. Fendant la fabrication de matières plastiques, l'extrudeuse est alimertee en matière plastique par l'intermediaire de sa trémie et cette matière est amenée à la vis sans fin ou transporteuse en vue de son traitement. La vis sans fin comprend une section d'alimentation qui avance la matière à une vitesse prédéterminée, une section de trnsmition qui plastifie ou traite la matière afin de la transformer d'un produit solide en un produit fluide, et une section de desage qui avance la fusion vers l'extrémité d'évacuation de l'extrudeuse.La présente invention concerne plus particulièrement un refrectionnement de la section de transition et qui procure un moyen facile pour le tritement des matières plastiques solides afin de transformer cette matière plastique solide avec un maximum d'efficacité en une masse fluide qui est enti re-.ent ylasti.'ie et est ee structure llolie-cne. Jusqu'è présent, on a estimé qu'il était scuhaitable de triter la matière plastique en la travaillant à l'endroit de la section d'alimentation et de la seetic,n de transition en soumettant une masse tlon- née à la force de rotation d'une rainure d'alimentation hélicoidal dont la section transversale se réduit progressivement sans tenir compte qu'elle est mise en contact avec la zone de tritement entre la rainure et le cylindre de l'exrtudeuse.La présente invention tient compte du fait qu'il est souhaitable de soumettre autant de matière solide non plastifiée que possibile à un contact ce traiter,-ent entre la rainure d'alimentation et la zone e trai- tement du cylindre de l'extrudeuse. Il ne suffit pas de réduire simplement la section transversale de la zone à masse solide et d'accroître la section transversale de la rainure à zone de fusion, mais il faut également veiller à obtenir que la masse solide soit influencée au maximum et efficacement par les forces de cisaillement de l'extrudeuse.Ceci est obtenu on préveyant une paire de rianures dent la première rainure est utilisée pour acheminer la matière plastique solide, en même temps que la deuxiène rainure déplace la matière fluidisée. La profondeur de la prèmiere rainure est réduite progressivement; copendant, la quantite de matière soumise à l'action de tritement ou de fusion de la surface du cylindre de l'extrudeuse est maintenue constante on la scumettant au maximum à cette action, alors que le volume du deux ième canal qui reçoit la fusion crît, de manière à garantir que toute la fusion soit maintenue séparssee de la matière plastique so lide, non fendue. La presente invention envisare l'utilisation d'une vis sans fin rotative dont une partie est zurie d'une paire de pas bé licoîdaux délimitant une premiére rainure et une deuxiène rainure. La première est d'une largeur constante, dependant sa pro fondeur décreît de maniére faciliter la réduction de volume de la matière solide, tout on permettant que la matière soit influen cée au maximum par le cylindre de l'extrudeuse, alors que le volu me de la deuxième rainure progressivement, afin qu'elle puis so recevoir la fusion venart de la première rainure. Jeux formes d'exécution, données à titre d'exemple non liar.itatif-, sont représentdes aux messins annex~s, Gans lesouels : La rif . 1 est une vue er flf-v.tion lat-rale d'une extru- deuse sans la vis sans fin. La fig. 2 représente une vue en élévation latérale des sections A-A, B-B, C-C de la vis sans fin et qui, lorsqu'elles sont alignées bout-à-bout longitudinalement, forment la vis sans fin conforme à l'invention. La fig. 3 est, à plus grande échelle, une coupe de la partie sans de la vis sans fin où la première rainure se fond dans la deuxième rainure. La fig. 4 est une forme d'exécution modifiée de la vis sans fin ae la fi. 3 et illustrc le point où la première rainure se fond dans la deuxième rainure. Aux dessins dans lequels des repères identiques dési gnent des pièces identiques ou correspondantes dans toutes les figures, la fig. 1 représente une base 10 d'une extrudeuse, repé rée d'une manière générale par 11. L'extrudeuse 11 est consti tuée par une trémie 12, par un moyen de refroidissement 13 dans lequel circule de l'eau ou un autre fluide de refroidissement, par une tête d'extrusion 17, par une filière 18, par un moyen d'ac tionnement 19 entraîne par un moyen approprié et par un cylindre 20 dans leouel tourne une vis sauts sir telle cue représentée (- la :fi ,. 2. La vis sans fin est divisée en trois sections, à savoir une section d'alimentation s'étendant du point 22 au point 23, une section de transition s'üetendant du point 23 au point 24 et une section de dosage s'etendant du point 24 au point 25, ce der nier constituant ltextrémite frontale de la vis sans fin. La sec tion de dosage comprend les pas doubles 26 et 28, alors que la section d'alimentation comprend un seul pas hélicoldal'30, toute fois, la section de dosage peut également être realisee de manière à ne comprendre qu'un seul pas. La section de transition est une continuation du seul pas 30 de la section d'alimentation, toutefois ce pas se divise, au point 23, en deux pas, à savoir un premier pas 32 et un deuxième pas 34. La face avant 35 du premier pas 32 coopère avec la face arrière 36 du deuxième pas 34 afin de délimiter un premier moyen ou un premier canal ou rainure helicoidal 38. La face avant 39 du deuxième pas 34 coopère avec la face arrière 40 du premier pas 32 pour délimiter un deuxième moyen ou un deuxième canal ou rainure hélicoidal 42. La largeur w1 de la première rainure 38 présente la même dimension à partir du point 23 jusqu'à proximité immédiate du point 24, alors que la profendeur d1 de la rainure décroît progressivement du point 23 jusq'au point 24.La profendeur d1 est mesurée à partir du bord supérieur jusqu'à la partie de fond de la rainure. La largeur w2 de la deuxième rainure 42 croît progressivement à partir du point 23 jusqu'au point 24, alors que sa profendeur d2 croît de manière similaire, de façon que le volume de la deuxième rainure 42 croisse progressivement à partir du point 23 Jusqu'au point 24. La différence entre la dimension du premier pas-et du deuxième pas, savoir d3, est telle qu'il est possible de garantir que la fusion stécoule du premier canal 38 dans le deuxième canal 42.Au point-24, le premier canal 38 se fond dans le deuxième canal 4Z, de manière que ltespace libre entre la surface de travail du canal 38, à ce point, et le cylindre de l'ex*rudeuse cvrresponde à ltespace libre entre la face supérieure du premier pas et la paroi du cylindre Lorsque la vis sans fin est mise en rotation, la section d'alimentation de la vis et stétendant au point 22 au point 23, entraîne la matière non affinée venant de la trémie 12 et transmet la matière non affinée, sous une forme compacte et à l'état de pré-traitement, à la section de transition. La face avant 35 du premier pas 32 exerce en continu une pression sur la matière en voie de traitement qui se déplace, de manière que la partie de la matière en phase solide qui entre en contact avec les parois du -cylindre 20 se transforme en une matière en phase fluide qui se déplace de la partie en phase solide qui subsiste pour pénétrer dans la deuxième rainure 42.L'espace libre entre la face supérieure du premier pas 32 et le cylindre est supérieur à ltespace libre entre la face supérieure du pas 34 et le cylindre, permettant ai xi la circulation de la matière en phase fluide jusque dans la deuxième Ta mure 42. Etant donné que le volume de la premitre rainure décroît progressivement, cette rainure refoule vers le haut la matière en phase solide qui subsiste et vers la paroi du cylindre. La largeur wl de la sedion transversale reste constante, afin de soumettre autant de matière en phase solide que possible à l'action du cylindre chauffé, de manière à transformer la phase solide de la matière en phase fluide.Une telle structure permet d'exposer une quantité maximum de la masse au traitement effectue par le cylindre et la vis sans fin dans cette zone et d'achesiner la matière fluidisée plus rapidement. Cette action est supérieure à celle des dispositifs connus, étant donné que le produit final présente une température inférieure puisque la durée du traitement de lsensemble est moindres tout en obtenant un traitement efficace. Ceci est important pour les personnes traitant les ratières plastiques, étant donné qu'il faut une quantité moindre de stabilisant lors d'un tel processus.En outre, au moyen d'un tel appareillage, une matière moins stable peut être plus facilement traitée, étant donné que la matière est tritée à des temperatures plus basses en obtenant néanmoins une plastification totale et un mélange intime. Additionnellement, lors qutil s'agit d'un tel mélange, la température moyenne dans toute la matière extrudée est plus uniforme. Au fur et d mesure de l'accroissement de la matière transformée en phase fluide, la section transversale de la deuxième rainure 42 croît afin de per- mettre cette transformation de phase.Du fait que la largeur wl reste constante, alors que la section transversale de la deuxième rainure 42 croit, on obtient une efficacité maximum pour transformer la matière en phase-solide en une matière en phase fluide et pour maintenir ces deux phases séparées.Cette fusion de la matière en phase solide est effectuée le long de la surface du cylindre, entre la paroi du cylindre et le lit de matière solide en voie de traitement. Le chauffage de la matière est en outre favorisé par le mouvement du- cylindre par rapport à la vis sans fin, ce qui fait que la matière,sous une action de cisaillement, est traitée et forme un film qui entratne la circulation fluide de la matière vers la deuxième rainure 42. De ce fait, en main*e- nant un large lit de matière solide qui est soumise à l'action de fusion, on obtient un moyen efficace pour la plastification de matières polymères solides, tout en réduisant au minimum la détérioration de la matière.Cette matière plastifiée est amenée de la section de transition de la vis sans fin vers la section de dosage présentant les double pas 26 et 28 qui pressent cette matière à travers la matrice 18. A la place d'un double pas, la section de dosage peut également être munie d'un seul pas hélicoïdal. Une modification de la vis sans fin est représentée à la fig. 4 où le premier canal 38 se fond directement dans le deuxième canal 42, alors que le premier pas 32 se termine brusquement en 50, alors que la largeur w1 de sa section transversale est égale à toute largeur w1 le long de la section de transition; cependant, à ce point la profondeur du premier canal 38 est telle que la matière solide soit soumise à l'acction de plastification du cylindre afin de transformer la phase solide entièrement en phase fluide. Le canal 38 présente une partie d'une profondeur constante à sa fin, à partir du point 51 jusqu'au point 52, de manière à garantir pa plastification totale de la matière solide subsistant à la fin du canal. L'écartement entre les points 51 et 52 du premier canal 38 (fig. 4) est légèrement inférieur à la dimension radiale entre l'axe de rotation de la vis sans fin et la face supérieure du pas 32. La profondeur constante du canal 38 peut s'étendre d'une faible valeur vers l'aval à partir du point 52, de manière à garantir la plastification totale de la matière solide. Le fonctionnement de cette modification est similaire à tous les points de vue à celui de la forme d'exécution décrite plus haut. Différentes modifications sont possibles et peuvent être prévues en ce qui concerne la forme et les dimensions des pièces sans sortir du cadre de la présente invention. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Appareil pour le traitement de matières polymères, caractérise en ce qu'il comprend un cylindre dont une des extrémites porte une matrice, alors qu'une vis sans fin est montée à rotation dans le dit cylindre afin de déplacer la matière plastique à travers ce dernier pour transformer la matière progressivement de la phase solide à la phase fluide permettant son extrusion; la dite vis sans fin est constituée par un premier moyen qui exerce en continu une pression sur la matière plastique en mouvement, par un deuxième moyen intégré à la vis sans fin qui engendre en continu et progressivement la phase fluide de la matière à partir de la phase solide en mettent cette matière en contact avec le cylindre, tandis que la phase fluide est écartée de la phase solide et ne passe plus à travers cette dernière; en outre, le premier moyen délimité une rainure d'une largeur constante pour qu'une quantité constante de la matière plastique en phase solide et en mouvement soit mise en contact avec le cylindre. 2.- Appareil pour le traitement de matières polymères suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième moyen comprend une rainure dont la section transversale croît progressivement en direction de la matrice. 3.- Appareil pour le traitement de matières polymères suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure du premier moyen est délimitée par la face avant d'un premier pas et la face arrière d'un deuxième pas de la vis sans fin, l'espace libre entre la face supérieure du premier pas et le cylindre étant supérieur à celui entre la face supérieure du deuxième pas et le cylindre. 4.- Appareil pour le traitement de matières polymères suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de fond de la rainure du premier moyen se fond dans le bord supérieur du premier pas afin d'obtenir un espace libre qui correspond à l' espace libre prévu entre le bord supérieur du premier pas et le cylindre. 5.- Appareil pour le traitement de matières polymères suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de fond de la rainure du premier moyen délimité une partie terminale qui procure un espace libre à proximité immédiate du point où le premier moyen se fond dans le deuxième moyen à l'extrémité terminale en amont de ce dernier et qui correspond approximativement à ltespace libre entre le bord supérieur du premier pas et le cylin- dre. 6.- Appareil pour le traitement de matières polymères suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'espace libre délimité par la partie terminale du premier moyen et la paroi intérieure du cylindre est constant sur une partie de la rainure du premier moyen, 7.- Extrudeuse pour le traitement de matières polymères, comprenant un cylindre muni d'une ouverture d'admission et d'une ouverture d'évacuation ainsi qutune vis sans fin qui tourne dans le cylindrez caracterisee en ce que la vis sans fin présente un premier pas et un deuxième pas qui coopèrent pour délimiter une premiBre rainure et une deuxième rainure, la section transtersale de la deuxième rainure croissant progressivement, alors que la section transversale de la première rainure décroît progressivement, le premier pas procure un espace libre entre sa surface extérieure et le cylindre qui est supérieur à l'espace libre en tre la surface extérieure du deuxième pas et le cylindre, tandis que la profondeur de la première rainure décroSt afin de corres- pondre à 1-'espace libre entre-le premier pas et le cylindre,- alors que la largeur de la première rainure reste constante. 8.- Extrudeuse pour le-traitement de matières polymères comprenant un cylindre muni d'une ouverture d'admission et d'une ouverture dtEvacuation, alors qu'une vis sans fin tourne dans le cylindre, caracterisée en ce que la vis sans fin comprend une sec tion dtalimentation, une section de transition et une section de dosage la dite vis sans fin est munie d'un moyen pour acheminer la matière polymère vers la section de transition, alors que la section de tTanSitton présente des pas qui transportent la matie- re vers la section de dosage qui, à son tour, présente des pas qui acheminent la matière vers l'ouserture d'évacuation; les pas de la section de transition sont formes par un premier pas et par un deuxième-pas qui coopèrent pour délimiter une première rainure -et une deuxième rainure, la section transversale de la deuxième rainure croissant progressivement d partir de la section italimen- tation jusqu'à la section de dosage, alors que la section transversale de la première rainure decrott progressivement à partir de la section d'alimentation jusqu'à la section de dosage, par aillmeursJ la profondeur de la premibre rainure, à proximité immédiatè de la section de dosage, décroît de manière à correspondre à ltespace libre entre le premier pas et le cylindre, alors que la largeur de la première rainure est constante à partir de la section d'alimentation jusqu'S un point situé à proximité immédiate de la section de dosage.