Brevet FR2221268A1 — publié le 19741011

La présente invention se rapporte à un procédé de refroidissement de résines thermoplastiques fondues et elle a trait plus par ticulièrement à un procédé pour refroidir directement une résine thermoplastique fondue en cours d'extrusion continue dans un extrudeur. Dans les réalisations connues, on a utilisé jusqu'à maintenant pour refroidir des résines thermoplastiques fondues qui sont soumises à une opération d'extrusion continue un système de refroidissement indirect par l'intermédiaire d'un cylindre et d'une vis. Avec ce procédé de refroidissement, la capacité de refroidissement est limitée du fait du faible coefficient de transmission de chaleur sur les zones latérales de la masse de résine. lorsque la résine est mélangée et malaxée pour améliorer sa qualité ou bien lorsqu'elle est extrudée à une vitesse moyenne de cisaillement de plus de 50 B l'échauffement interne imputable à sa viscosité augmente au-delà de la capacité de refroidissement ou bien prend un état d'équilibre de sorte qu'il est très difficile de refroidir la résine en dessous de la température de la résine fluant vers la zone de refroidissement. En conséquence la température de la résine fluant vers la zone de malaxage située dans l'extrudeur continu augmente excessivement et on ne peut réaliser un malaxage suffisant dans ladite zone ou bien la température de la résine dans la zone de malaxage ou à la sortie de la zone de décharge augmente au-delà de la température admise et il en résulte une altération de la qualité de la résine. L'invention a pour but de fournir un procédé de refroidissement de résines thermoplastiques fondues qui remédie aux inconvénients des procédés connus. L'invention concerne un procédé de refroidissement de résines thermoplastiques fondues suivant lequel la résine thermoplastique fluant dans la zone de refroidissement est efficacement refroidie dans une région de refroidissement limitée à la sortie de laquelle la résine est maintenue à une température suffisamment basse pour obtenir un mélange efficace de cette résine dans la zone de mala xage, la température de la résine dans la zone de malaxage ou à la sortie de la zone de décharge pouvant être également maintenue dans un domaine de valeurs admissibles seulement par un refroidissement externe. Suivant l'invention, le procédé de refroidissement de résines thermoplastiques fondues est caractérisé en ce quton introduit directement et de façon continue un réfrigérant en quantité fixe dans la résine en cours d'extrusion, ledit réfrigérant étant cons titubé par une matière telle que par exemple de l'eau, dont le point d'ébullition est bas et dont la chaleur latente d'évaporation est suffisamment grande ou bien par de l'azote liquide dont la différence de température avec la résine est suffisamment grande, sans qu'il se produise de réaction chimique avec la résine et sans que ses propriétés physiques fondamentales soient affectées, de manière à assurer la dispersion dudit réfrigérant, en ce qu'on fait vaporiser le réfrigérant juste avant l'entrée de la zone de malaxage de manière que la chaleur latente dudit réfrigérant ou bien la différence de température entre la résine et le réfrigérant soit utilisée pour refroidir la résine et en ce qu'on assure le dégazage de la résine jusqu' ce qu'on obtienne le résidu admissible. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin unique annexé représentant en coupe schéma- tique un extrudeur continu utilisable pour la mise en pratique du procédé de l'invention. On a réalisé une application du procédé de l'invention en utilisant un polyéthylène de faible densité comme résine à malaxer et de l'eau pure comme réfrigérant. Le dessin annexé, qui représente en coupe un extrudeur continu fait intervenir les éléments suivants t un cylindre 1, une vie 2, une entrée de résine 3, une sortie de résine 4, une entrée de réfrigérant 5, un orifice d'aération 6, une zone d'alimentation 7, une zone de malaxage primaire 8, une zone de rèfroidissement 9, une zone de malaxage final 10 et une zone de décharge de vapeur 11. Le réfrigérant ( eau pure ) a été introduit de façon continue et en quantité fixe dans la résine, à savoir dans la zone de malaxage primaire 8 de l'extrudeur continu, ce réfrigérant étant dispersé sous une faible pression et étant vaporisé à la sortie de la zone de refroidissement 9 et la résine étant déchargée de la zone de malaxage final 10 par l'intermédiaire de l'orifice de sortie de résine 4. les résultats de l'expérience sont indiqués dans le tableau suivant. Tableau Refrofdsse Quantité Quantité Température de résine Refroidisse- de d'eau pure à l'entrée à la sortie ment extérieur injectée de la zone de la zone de ltextrudeur de refroi- de refroi- continu pissement dissement kg o en poids oc C Refroidisse- 204 O 0 175- 202 6,8- 175- 202 - 6,8- 13,4 130- Comme le-mantre le Tableau ci-desaus-, des résines thermoplastiques soumises à une opération dtextrusion continue peuvent, suivant le procédé de l'invention, être refroidies directement et efficacement par des moyens relativement simples. En outre, suivant l'invention, la température de la résine à l'entrée de la zone de mélange final peut etre contrôlée facultativement en dosant la quantité de réfrigérant introduit sans produire de variations des propriétés fondamentales de la résine et en outre il est possible d'obtenir un effet satisfaisant de mélange et de malaxage. En outre, suivant ltinvention1 dans le cas d'une extrusion à vitesse moyenne, on peut régler la température de la résine à la sortie de la zone de malaxage final en agissant de façon appropriée sur la quantité de réfrigérant Introduit dans la résine. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à ltexemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. H.EVENDIChTIONS Procédé pour refroidir directement- une résine thermoplasti- que fondue dans un extrudeur continu, caractérisé en ce qu'on introduit directement et de façon continue un réfrigérant en quantiti fxe dans la résine en cours d'extrusion, en ce qu'on assure lz dispersion du réfrigérant dans la résine de manière qu'il se vaporise dans celle-ci et en ce qu'on assure le dégazage de la résine. Procédé suivant la revendicat on 1, caractérisé en ce que ledit réfrigérant est une matière dont le point d'ébullition est bas et dont la chaleur latente d'évapora-tion est suffisamment élevée 5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit réfrigérant est de l'eau. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réfrigérant est une matière qui est inerte par rapport h ladite résine, une température suffisante étant maintenue entre la rétine et le réfrigérant afin que les propriétés physiques fondamentales de la résine ne soient pas affectées. 5. Procédé si,#ivant la revendication 4, caractérisé en ce que ledit réfrigérant est de l'azote liquide.