Brevet FR2223165A1 — publié le 19741025

L'invention concerne la fabrication de tubes en matière thermoplastique et, plus particulièrement, de tels tubes de gros diamètre, c'est- -dire de l'ordre de 100 mm et plus. Pour la réalisation de tels tubes, il est connu d'extruder le polymère constituant le tube a travers une filière et de le conformer ensuite en le refroidissant. Pour conformer l'extrudat, on utilise différents procédés on peut appliquer une dépression extérieure au moyen d'un conformateur sous vide, ou bien une surpression interne par gonflage de l'extrudat avec utilisation d'un obturateur, ou bien encore calibrer intérieurement le tube au moyen d'un mandrin refroidi. Toutefois, lorsqu'on veut conformer des tubes de gros diamètre et, par conséquent, d'épaisseur relativement importante, par l'un quelconque de ces procédés, on se heurte a de nombreuses difficultés. En effet, les forces dues a la pesanteur déforment considérablement l'extrudat a la sortie de la filière en produisant un affaissement de celui-ci et, par conséquent, des irrégularités dans son épaisseur. Le calibrage par bac sous dépression donne lieu a des déformations supplémentaires en raison de la poussée importante due aux forces d'Archimede.L'emploi d'une surpression interne est limite pour bien des matières thermoplastiques, car leur comportement rhéologique et notamment leur basse viscosité de fusion a la sortie de la filière ne permettent pas la mise en oeuvre d'une pression suffisante pour maintenir l'extrudat, particulièrement si sa masse est telle que l'affaissement dû a la pesanteur est important. Le calibrage intérieur par mandrin entraîne, dans le cas de nombreux polymères, des défauts de conformation dus au frottement de la matière thermoplastique ramollie contre le mandrin refroidi. Le but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de tubes qui ne pressente pas les inconvénients des procédés classiques précités. A cet effet, suivant l'invention, on extrude une couche de matière thermos plastique sur un support cylindrique mobile qui accompagne ladite couche en formation, ce support cylindrique mobile étant constitué, de préférence, par une gaine également en matière thermoplastique. Grâce a ce procédé, l'extrudat ne risque pas de se déformer sous l'effet de la pesanteur, puisqu'il est maintenu par le support cylindrique intérieur qui l'accompagne. L'absence de déformations est favorable a la régularité de son épaisseur. De plus, étant donné qu'il n'y a pas de frottement de ltextrudat sur son support cylindrique puisque celui-ci l'accompagne au fur et a mesure de sa formation, il ne se produit pas de forces de frottement du genre de celles rencontrées lorsque l'extrudat est formé sur un mandrin le long duquel il glisse. L'invention a également pour objet une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé, ladite machine, qui comporte une tête d'extrusion avec une filière de formation d'une couche cylindrique de matière thermoplastique suivie de moyens de formage, est caractérisée en ce qu'elle est munie, à l'entrée d'une tête d'extrusion, de moyens de guidage d'une gaine de support de matière thermoplastique coaxiale a la filière et de diamètre correspondant au diamètre intérieur de celle-ci. L'invention vise encore les tubes en matière thermoplastique de grand diamètre fabriqués par la mise en oeuvre du procédé et/ou sur une machine suivant l'invention. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre et a l'examen des dessins annexés dont les figures 1 et 2 représentent schématiquement, a titre d'exemples, les parties essentielles d'une machine suivant l'invention, respectivement dans deux modes de réalisation un peu différents, pour la fabrication de tubes en matières thermoplastiques de grand diamètre. La machine pour la fabrication de tubes thermoplastiques de gros diamètre, c est-a-dire au moins de l'ordre de 100mm, représentée schématiquement sur la figure 1, comporte une tête d'extrusion 1 avec une filière 2 assurant la formation d'une couche cylindrique de matière plastique 3 sur un support cylindrique mobile constitué, dans cet exemple, par une gaine 4 également en matière thermoplastique provenant d'un film plat 5 qui se déroule d'une bobine qui est mis sous forme tubulaire sur un mandrin cylindrique fixe 6 au moyen d'un guide-film (non représenté) et dont les bords sont soudés entre eux en continu, par un dispositif 7 de tout type classique approprié. Le mandrin 6 est rendu solidaire de la tête d'extrusion 1 par des moyens de support indiqués seulement schématiquement en traits mixtes en 8 sur le dessin. Le dispositif de soudage 7 peut être thermique, a ultrasons, à haute fréquence, ou de tout autre type approprié permettant, de toutes façons, de réaliser une soudure longitudinale du film, de préférence par recouvrement bord sur bord. De tels appareils pour fabriquer des gaines tubulaires soudées à partir de films plats sont connus, notamment dans l'industrie de l'emballage et, en particulier, dans la fabrication d'emballages pour produits laitiers. L'entrée de la tête d'extrusion 1 est garnie d'un manchon guide-gaine 11 isolé thermiquement de ladite tête par une bague 12 en laine de verre ou tout autre matériau a faible conductibilité thermique. Le positionnement du guide-gaine 11 et de la bague isolante 12 est assuré par une bague en céramique 13. A la sortie de la filière 2 est disposé un organe de calibrage 16 constitué, par exemple, par un simple manchon cylindrique fixe muni de conduits 17 de circulation d'un fluide de refroidissement. Cet organe de calibrage présente un alésage 18 dont le diamètre correspond au diamètre extérieur de la couche de matière thermoplastique 3# qui sort de la tête d'extrusion. Evidemment, on pourrait aussi utiliser tout dispositif de conformation sous vide classique approprié. Le mandrin 6 présente un ou plusieurs conduits longitudinaux 21 qui permettent de refouler un fluide sous pression a l'intérieur du tube en cours de formation dans un espace 30 limité en longueur par un obturateur 23 sur lequel glisse le tube fabriqué 20 et qui est supporté par une ou plusieurs tiges 25, de préférence profilées, pour être plus rigides et montées longitudinalement dans le mandrin 6. Le fonctionnement de la machine est le suivant La gaine tubulaire 4, en quittant le mandrin cylindrique 6, s'engage dans le guide-gaine 11 a l'entrée de la tête d'extrusion 1. La filière 2 alimentée en matière thermoplastique par le conduit 25 est déposée, à travers le conduit annulaire 26, sur la gaine 4 qui défile en continu dans le sens de la flèche f. De préférence, la température du mandrin cylindrique 6 est réglée au moyen d'un dispositif thermostatique qui agit sur la température #t/ou le débit d'un fluide circulant dans des chambres intérieures dudit mandrin, afin que les calories fournies par l'opération de soudage soient convenablement évacuées en vue de faciliter la mise en forme de la gaine 4. Le fluide sous pression amené dans la chambre 30 par les conduits 21 peut être, par exemple, de l'air froid ou tout autre fluide à une température susceptible de maintenir -la surface interne de la gaine 4 a une température inférieure à son point de ramollissement lorsque celle-ci est constituée d'un polymère thermoplastique. Une légère fuite de fluide sous pression entre l'obturateur 23 et la paroi du tube fabriqué 20 facilite le glissement de celui-ci sur ledit obturateur. On peut encore améliorer ce glissement en recouvrant l'obturateur d'un matériau à faible coefficient de frottement, tel que, par exemple, du polytétrafluor- éthylène ou du verre. La distance entre l'obturateur 23 et la filière 3 est telle que le tube 20, après avoir franchi l'obturateur, soit suffisamment conformé et refroidi pour n'être plus sujet à des déformations dues à la pesanteur ou à une insuffisance de tenue de la matière. A la sortie de la #machine, le tube sera avantageusement aplati par mise sous vide et enroulé, a plat, en couronnes de faible diametre. On peut utiliser, pour la gaine support 4 et la couche extérieure de matière thermoplastique 3, le même matériau ou bien des matériaux différents, selon les applications. Sur la figure 2, on a représenté une variante dans laquelle on a conservé les mêmes chiffres de référence pour désigner les mêmes organes que dans le mode de réalisation de la figure 1, dont ils ne se différencient que par le fait que, pour maintenir la gaine support en forme cylindrique pendant son passage dans la tête d'extrusion 1 et l'organe de conformation 16, on nta plus recours à l'introduction d'un fluide sous pression retenu par#un obturateur, mais a un manchon cylindrique interne 41 solidaire du mandrin de mise en forme 6. Le manchon interne 41 est, de préférence, isole thermiquement du mandrin 6 par un disque 42 en un matériau faible conductibilité thermique, tel que de l'amiante ou de la fibre de verre. L'extrémité aval du manchon 41 présente un diamètre extérieur sensiblement égal au diamètre intérieur du tube 20 à fabriquer. En fonction de la nature du polymère constituant le tube, ce manchon pourra présenter une conicité pouvant varier, par exemple de 1 à lOt environ, pour permettr#e un glissement sans frottement de la gaine 4 contre lui, compte-tenu du rétreint imposé à la mati ère thermoplastique. De toutes façons, le manchon 41 est avantageusement recouvert d'un matériau a faible coefficient de frottement, tel que, par exemple, du polytétrafluoréthylène ou bien du verre, de manière à réduire le frottement a l'interface manchon-gaine. Afin que la surface intérieure de la gaine 4 soit maintenue à une temperature inférieure a son point de ramollissement, la température du manchon 41 est réglée sous le contrôle d'un dispositif thermostatique par circulation d'un fluide dans des chambres 44 ménagées dans ledit manchon et dans lesquelles ledit fluide est amené par des canaux 45 et d'ou il est évacué par d'autres canaux 46 qui traversent le manchon 41 et le mandrin 6. La longueur du manchon 41 est telle que le tube 20 soit supporté jusqu'à ce qu'il soit suffisamment refroidi et calibré pour ne plus être sujet à des déformations. Les machines suivant l'invention permettent, notamment, la fabrication de tubes dont le diamètre intérieur et l'épaisseur sont respectés dans des limites de tolérances très étroites. Lorsque la gaine support -4 et la couche de recouvrement 3 sont constituées par le même polymère, le réglage de la température du manchon ou du fluide sous pression qui maintient la gaine, permet d'éviter la fusion de la surface interne de ladite gaine, sa surface externe étant portée à une température supérieure au point de ramollissement du polymère constituant cette gaine. La couche extérieure 3 se soude alors intimement avec la gaine support 4 et le tube obtenu 20 présente une structure bien homogène. Dans un exemple pratique de fabrication, une gaine d'une épaisseur de 400 microns en polyamide Il (Rilsan BESNO) est engagée dans une filière de recouvrement sur un manchon d'acier recouvert d'une couche de 0,2mm de poly tétrafluoréthylène. On extrude autour de cette gaine une couche de polyamide 11 plastifié (Rilsan BESNO P 40) d'épaisseur 3,5mm. La température du manchon est réglée par thermostat au moyen d'une circulation d'eau à 150 avec un débit de 2 litres par minute. Le tube formé est refroidi dans un calibre où circule de l'eau à 15 C. On obtient ainsi un tube homogene avec soudure intime entre la gaine et la couche extérieure de matière thermoplastique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes opératoires et aux modes de réalisation décrits et représentés qui ont été-donnés à titre d'exemples, on peut y apporter des modifications, suivant les applications envisa gées, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de tubes en matière thermoplastique par extrusion suivie d'un formage, caractérisé en ce qu on extrude une couche de matière thermoplastique sur un support cylindrique mobile qui accompagne ladite couche en formation. 2.- Procédé suivant la rev#endication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme support cylindrique mobile une gaine également en matière thermoplastique. 3.- Procédé suivant le revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme support cylindrique mobile une gaine en même matière thermoplastique que celle de la couche en formation et en ce qu'on maintient la température de la face interne de la gaine support a une valeur inférieure à sa température de fusion, tandis que sa face externe se ramollit au contact de la couche en formation et se soude intimement à elle. 4.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on forme la gaine utilisée comme support mobile par mise sous forme tubulaire d'un ruban de matière thermoplastique dont on soude les bords entre eux avant d'y déposer la couche de matière thermoplastique précitée. 5.- Machine à fabriquer des tubes en matière thermoplastique, comportant une tête d'extrusion avec une filière de formation d'une couche cylindrique de matière thermoplastique suivie de moyens de formage, caractérisée en ce qu'elle est munie, à l'entrée de la tête d'extrusion, de moyens de guidage d'une gaine support de matière thermoplastique coaxiale a la filière et de diamètre correspondant au diamètre intérieur de celle-ci. 6.- Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de guidage de la gaine support sont constitués par une pièce tubulaire de guidage supportée dans la tête d'extrusion par l'intermédiaire d'un manchon isolant thermique. 7.- Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de formage comportent un mandrin cylindrique de formage de diamètre correspondant au diamètre intérieur du tube a fabriquer et fixé coaxialement a la filière dans la tête d'extrusion dont il sort d'une certaine quantité. 8.- Machine suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le mandrin cylindrique de formage est entouré d'une pièce annulaire munie de canaux où circule un fluide de refroidissement, le diamètre intérieur de ladite pièce annulaire correspondant au diamètre extérieur de l'orifice annulaire de la filière. 9,- Machine suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le mandrin cylindrique de formage est muni de canaux de circulation d'un fluide de refroidissement. 10.- Machine suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le mandrin cylindrique de formage présente un évidement annulaire qui s'étend dans la tête d'extrusion et dans les moyens de formage, ainsi que des conduits d'un# fluide de refroidissement et de maintien sous pression du tube en formation. 11.- Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, devant l'entrée des moyens de guidage de la gaine support, est monte un dispositif propre à former des tubes à partir d'un ruban de matiere thermoplastique et à en souder les bords entre eux pour former sur place ladite gaine support. 12.- Tubes de matière thermoplastique obtenus par la mise en oeuvre du procédé suivant l'un quelconque des revendications 1 a 4 etjou sur une machine suivant l'une quelconque des revendications 5 11.