Brevet FR2226269A1 — publié le 19741115

L'invention concerne le mélange de produits dont l'uns au moins, est une ma tière thermoplastique, au moyen d'une extrudeuse. La plupart des dispositifs de mélange utilisant une extrudeuse, que celle-ci soit à simple ou à double vis, ou à systèmes de vis plus élaborés, tels que les systèmes à vis planétaires, ou encore du type extrudeuse à plateaux (a effet Weissenberg), procèdent au mélange des matières thermoplastiques (matières thermoplastiques entre elles ou matière thermoplastique avec charges, additifs, colorants, ou plastifiants) en provoquant une homogeneisation dans le sens radial,et assez faible dans le sens longitudinal. Il s'en suit que si lion veut obtenir, à la sortie de l'extrudeuse, un produit dont les constituants soient intimement mélangés et dont la composition soit aussi constante que possible d'un instant à l'autre, il est nécessaire de disposer, à 1' entrez de l'extrudeuse, d'organes précis de dosage des constituants du mélange. Cependant il peut se produire des variations dans le dosage de ces constituants et, dans la zone d'alimentation de la vis (ou des vis) de l'extrudeuse, par effet de frottement, une tendance à la séparation de certains constituants, comme par exemple, une agglomération de fibres de verre ou de poudres, si bien que, malgré le soin apporté au dosage à l'alimentation, on observe des variations dans la composition du mélange extrudé. Le but de l'invention est de perfectionner le procédé en question en vue d'assurer une diminution notable des variations instantanées de la composition du mélange qui sort de l'extrudeuse. A cet effet, suivant l'invention, on recycle, dans une zone de l'extrudeuse ou le mélange de produit se trouve déjà à l'état fondu, une fraction du melange de produit prélevée dans une zone de l'extrudeuse située en aval de la zone de recyclage. Dans un mode opératoire avantageux, on maintient la température de la fraction du-mélange de produit en cours de recyclage à une valeur sensiblement égale à celle qu'elle avait dans l'extrudeuse L'invention vise aussi un dispositif de mélange pour la mise en oeuvre du procédé précité, ce dispositif étant caractérise en ce qu'il comporte des moyens pour recycler, dans une zone de l'extrudeuse où le mélange de produit est déja en fusion, une fraction du mélange de produits en fusion prelevée dans une zone de l'extrudeuse située en aval de la zone de recyclage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation d'un dispositif de mélange de produits perfectionné suivant l'invention. Sur ces dessins La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un premier mode de réalisation qui comporte une extrudeuse à vis avec des moyens de recyclage constitués par une extrudeuse secondaire,et la figure 2 représente, également en coupe longitudinale, un autre mode de réalisation comportant aussi une extrudeuse à vis, mais dont les moyens de recyclage sont constitués par une pompe volumétrique. Le dispositif de mélange de produits dont l'un au moins, est une ma tière plas-tique, représenté sur la figure 1, est constitué essentiellement de dispositifs 1 et 2 de dosage de produits A et B à mélanger, au nombre de deux dans l'exemple, et d'une extrudeuse mélangeuse désignée dans son ensemble par 3, du type à vis 3a munie, dans l'exemple, d'éléments malaxeurs 4 et 5. Sur la figure 1 la courbe de température du cylindre de l'extrudeuse est réglée de telle sorte que la ou les matières thermoplastiques se trouvent à l'état fondu en arrivant au droit de l'élément malaxeur 4. Entre l'extrémité de la vis 3a et la tête 6 portant la filière 7, se trouve un orifice 8, permettant d'extraire une certaine quantité de matière, réglée en agissant sur un obturateur 9 qui obture plus ou moins le canal reliant le cylindre de l'extrudeuse à la filière. La fraction extraite par l'orifice 8 est ré-injectée à l'aide d'une extrudeuse secondaire à vis 10 dans l'extrudeuse 3', en 11, dans la zone de l'élément malaxeur 4. La valeur de la fraction de matière recyclée dépend de la position de l'obturateur 9 et de la vitesse de rotation de l'extrudeuse secondaire 10. Sur la conduite de refoulement de l'extrudeuse secondaire 10, entre l'ex trémité de la vis et le point il de ré-injection, est disposé un obturateur 12, qui en période de démarrage de 1 'extrudeuse-mélangeuse 3, sera en position fermée si l'on ne désire pas procéder à un recyclage de matière. L'extrudeuse secondaire 10 et les conduits entre les deux extrudeuses 3 et 10 sont chauffés, afin de maintenir le mélange à l'état fondu. On a placé deux manomètres 13 et 14, l'un sur la tête 6 à l'entrée du canal 8 servant à extraire la matière, l'autre au raccordement 11 de l'extrudeuse secondaire 10 à l'extrudeuse mélangeuse 3. On va donner maintenant, à titre d'exemple, le résultat d'essais comparatifs effectués sur deux extrudeuses de mélange, respectivement sans et avec le perfectionnement suivant l'invention. On a procédé à l'incorporation de 10 parties de noir de carbone dans 100 parties de polyéthylène basse densité, de densité 0,923 et d'indice de fusion 0,2 en opérant de la façon suivante Les constituants du mélange sont soigneusement pesés puis mélangés intimement en utilisant un mélangeur tournant en V pendant 10 minutes. A la sortie du mélangeur, les granulés de polyéthylène sont uniformément enrobés de noir de carbone. Ce mélange est extrudé, à un débit de 70kg/h dans une extrudeuse monovis 28D de 60mm de diamètre, la vis étant constituée d'amont en aval de la façon suivante zone d'alimentation - compression: 10D, zone de malaxage à pions: 5D , zone de transport-compression: 5D, zone de malaxage à pions: 4D, zone de transportrecompression: 4D. L'extrudeuse est munie d'une filière d'un diamètre de 44mm permettant la réalisation d'un tube de 42mm de diamètre extérieur. Sur le tube extrudé, on procède à ltexamen microscopique de la dispersion du pigment (qui se révèle très bonne) et au dosage de celui-ci dans différentes sections du tube; le pourcentage de pigment varie entre 8,7 et 9,4%. On associe à l'extrudeuse précédente une extrudeuse secondaire de diamètre 45mm, 20D, montée comme représentée sur la figure 1 et les conditions de marche sont réglées de telle sorte que la quantité de matières recyclée est de 25kg/h. Dans ces conditions, le pourcentage de pigment dans différentes sections du tube extrudé ne varie plus qu'entre 8,9 et 9,2%. Sur la figure 2, on a représenté un autre mode de réalisation d'un dispositif de mélange de produits suivant l'invention qui ne diffère de celui de la figure 1 que par le fait que les moyens de recyclage, au lieu d'être constitués par une extrudeuse à vis secondaire, sont réalisés sous la forme dune pompe volumétrique 10. On a conservé, sur cette figure 2, les mêmes chiffres de référence que sur la figure 1 pour désigner les mêmes organes, de sorte que la pompe volumétrique qui remplace l'extrudeuse secondaire est encore désignée par 10. Le fonctionnement est le même que celui de l'installation de la figure 1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, on peut y apporter des modifications, suivant les applications envisagées, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de mélange de produits dont l'un, au moins, est une matière thermoplastique, au moyen d'une extrudeuse, caractérisé en ce qu'on recycle, dans une zone de l'extrudeuse où le mélange de produits se trouve déjà à l'état fondu, une fraction du mélange de produits prélevée dans une zone de l'extrudeuse située en aval de la zone de recyclage. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient la température de la fraction du mélange de produits en cours de recyclage à une valeur sensiblement égale à celle qu'elle avait dans l'extrudeuse. 3.- Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on utilise une extrudeuse à vis, caractérisé en ce qu on prélève la fraction du mélange de produits#précitée dans l'espace compris entre l'extrémité aval de la vis et la filière de l'extrudeuse. 4.'- Dispositif de mélange de produits dont l'un, au moins, est une matière thermoplastique, comportant une extrudeuse dont l'entrée est équipée de moyens de dosage et d'alimentation des produits à mélanger, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour recycler, dans une zone de l'extrudeuse où le mélange de produits est déjà en fusion, une fraction du mélange de produits en fusion prélevée dans une zone de l'extrudeuse située en aval de la zone de recyclage. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de recyclage sont munis de moyens de chauffage propres à maintenir ladite fraction du mélange de produits à une température sensiblement égale à celle qu'elle avait dans l'extrudeuse. 6.- Dispositif suivant les revendications 4 ou 5, dans lequel l'extrudeuse est du type à vis, caractérisé en ce que la zone dé prélèvement précitée est située dans l'espace entre l'extrémité aval de la vis et la filière de l'extru'deu- se. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérise en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la valeur de la fraction du mélange de produits recyclée. 8.- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la valeur de la fraction du mélange de produits recyclée sont constitués par un registre de réglage de la section de passage du mélange de produits disposé en aval de la zone de prélèvement de ladite fraction dans l'extrudeuse. 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel l'extrudeuse est du type à vis avec éléments malaxeurs, caractérisé en ce que la zone de recyclage précitée est située au droit desdits éléments malaxeurs. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les moyens de recyclage de la fraction de mélange de produits comportent une pompe, de préférence volumétrique. 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les moyens de recyclage de la fraction de mélange de produits comportent une extrudeuse secondaire.