Brevet FR2271917A1 — publié le 19751219

La présente invention a pour objet un procédé destine à améliorer l'extrusion des matières thermoplastiques, en favorisant l'écoulement de ces matières fondues et en permettant notamment d'accroitre les vitesses d'extrusion sans rupture de llextrudat. Elle vise également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On a déjà proposé, pour améliorer l'écoulement d'une matière thermoplastique fondue dans un conduit, en particulier dans une filière d'extrudeuse, de créer et d'entretenir un film de fluide sous pression entre ce conduit et la matière le parcourant: On diminue ainsi les frottements. Cette injection de fluide peut notamment se faire à l'entrée de la filière. Grâce a la réduction des frottements procurée par ce film de fluide, on peut réduire notablement la pression dans la matière extrudée et, aussi, le gonflement de llextrudat à la sortie de la filière. On évite également la rupture d'extrudat que l'on observe à des taux de cisaillement élevés et qui limite souvent la vitesse de lignes d'extrusion. Simultanement, on augmente le débit de l'extrudeuse. Cependant, on rencontre de grandes difficultés pour établir un coussin fluide entre la matière plastique fondue et le canal découlement destiné à donner une forme déterminée à l'extrudat. Ces difficultés résultent du fait que les forces nécessaires a l'étranglement de la matière plastique dans le canal d'écoulement doivent être égales à celles exercées par le fluide constituant le coussin sur toute la longueur du contact entre ce fluide et la matière plastique. L'invention a pour objet d'améliorer encore l'ecoulement de la matière sur coussin fluide, notamment pour accroitre le rendement de 1 'extrusion. Selon un mode d'exécution du procédé suivant l'invention, procédé dans lequel, pour améliorer l'écoulement d'une matière thermoplastique dans un conduit, par exemple une filière d'extrusion, on injecte un fluide sous pression entre cette matière et ledit conduit, ce procédé étant caractérisé en ce que lton opere, avant entrée du fluide dans ledit conduit, un réglage de l'épaisseur du jet de fluide destiné à former le coussin. En particulier, dans le cas d'une filière d'extrusion, ce réglage est effectué avant l'entrée en contact du fluide et de la matière plastique. Selon une disposition prévue par l'invention, le réglage est effectue de manière continue pendant l'extrusion en fonction des caractéristiques de la matière utilisée et des paramètres de l'extrusion. Comme on le verra ci-après, le fluide sous pression utilisé peut être un gaz, par exemple de l'air ou un gaz inerte, tel l'azote, ou tout autre fluide approprié. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention prévoit un dispositif dans lequel, selon une disposition connue en soi, un ajutage d'injection du fluide sous pression entoure, en regard de l'entrée de la filiere, le débouché du conduit d'amenée de la matière thermoplastique, ce dispositif étant caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour le réglage de la largeur de la fente de l'ajutage, ces moyens étant agencés pour permettre ledit réglage pendant l'extrusion. En pratique, le départ de l'extrusion avec coussin fluide s'effectue avec une très faible largeur de fente de manière à mieux concentrer le jet de fluide qui est débité sur la matière plastique. Dans la plupart des cas, la formation du coussin fluide n'est possible qu'avec une fente très serrée, notamment lorsqu'il s'agit d'une réduction très importante de l'extrudat sur coussin fluide. Lorsque l'extrusion se poursuit, on augmente progressivement la largeur de la fente pour diminuer le risque de couper la matière plastique par un jet trop concentré, en petits fragments. Grâce à ce procédé, on obtient une grande stabilité de l'extrusion sur coussin fluide. Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'invention, un dé- crochement radial est ménagé entre l'ajutage annulaire pour l'injection du fluide sous pression et le débouché du conduit d'amenée de la matière thermoplastique. Cette disposition tient compte du gonflement de l'extrudat qui a lieu à la sortie de la partie du canal d'écoulement de la matière plastique avant la création du coussin fluide.Ce gonflement résulte des contraintes normales créées dans la matière plastique jusqu'au moment de la création du coussin fluide. Ce décrochement permet aussi au coussin fluide de se loger entre les parois de la filière et la matière plastique sans qu'il y ait compression de celle-ci dans la zone de l'injection. La pression du fluide injecté et son débit sont notablement réduits grâce à la présence de ce décrochement. Ce dernier permet en outre une réduction importante des dimensions d'extrudat, réduction qui serait impossible sans cela. Dans la mise en oeuvre du procédé, l'invention prévoit également un préchauffage du fluide à partir duquel est créé le coussin fluide. En effet, l'injection d'un fluide froid refroidit instantanément la surface de la matière plastique en contact avec ce fluide et ce refroidissement rend très difficile, sinon impossible la réduction des dimensions de la ma tière figée en surface. Ce préchauffage est donc particulièrement avantageux dans le cas ou les coussins fluides sont créés à partir de gaz comprimés dont la décompression produit un fort refroidissement et, naturellement aussi, dans le cas de filières coniques. Le fluide utilisé pour la formation du coussin et qui subit cet éventuel préchauffage#peut être de l'air ou un autre gaz, inerte ou oxydant selon les cas L'invention sera d'ailleurs mieux comprise a l'aide de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins an nixes dans lesquels La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une tète d'extrusion équipée selon l'invention, la filière étant conique. La figure 2 illustre un dispositif pour le réglage de la fente d'injection du fluide engendrant le coussin fluide. La tête dtextrusion représentée à la figure 1 comprend un conduit d'amenée 1 de la matière plastique 2, poussée par un dispositif de compression non représentée, par exemple la vis d'une extrudeuse. Ce conduit est ménagé dans une pièce 5 d'allure générale conique comportant notamment, extérieurement, au niveau de la partie 4, une portée conique 6 dont la section va diminuant vers le débouché 7 de ladite partie 4 et qui se raccorde à celle-ci par un décrochement radial 8. Ainsi, le débouché 7 du conduit 1 est entoure par une plage annulaire que ménage le décrochement 8 et qui s'étend dans un plan perpendiculaire a l'axe du conduit. Une bague 10 comportant un alésage conique 12 entoure la portée conique 6, et est adjacente à la filière 14 qui, dans cet exemple, est conique. Le passage 16 conique de cette filière et l'alésage 12 sont dans le prolongement l'un de l'autre La matière plastique entre en 2 sous une pression habituelle, par exemple de 10 à 100 bars, elle est poussée dans la filière 14, et en sort sous la forme d'un extrudat 26. Une enceinte qui forme chambre de répartition est également reliée à l'espace annulaire existant entre l'alésage 12 de la bague 10 et la portée conique 6, ces deux surfaces limitant un ajutage 24 au droit du débouché 7. Le fluide sous pression injecté par 22 dans l'enceinte 20 s'échappe par cet ajutage 24, forme un coussin fluide entre la paroi de la filière et la ma tière plastique et on constate que la présence du décrochement 8, permet une réduction du débit et de la pression du fluide utilisé. Le dispositif de la figure 2 est destiné, indépendamment de la forme du canal d'écoulement de la matière plastique, à permettre un réglage de l'épaisseur du jet de fluide avant son entrée en contact avec la ma trière plastique. Ce réglage est obtenu par un ajustage de la largeur de la fente entre les surfaces 6 et 12 qui forment le conduit de fluide avant injection de celui-ci dans le canal d'écoulement de la matière plastique. Une couronne 30 est en prise par une denture intérieure avec une série de satellites 31. Chacun de ceux-ci est monté à une extrémité d'une tige 32 vissée dans un taraudage de la pièce 10 et pouvant tourner librement dans un alésage de la pièce 3, sans possibilité de déplacement axial dans cette pièce 3. Ainsi, la rotation de la couronne 30, dans un sens ou dans l'autre, provoque la rotation simultanée, en sens contraire des tiges 32 et un deplacement axial relatif des pièces 10 et 3. On peut ainsi, pendant l'extrusion et de manière continue, régler la distance entre les portées 6 et 12 et modifier en conséquence la "dureté "du jet de fluide avant la formation du coussin fluide. Naturellement, l'invention est applicable à une tête d'extrusion dans laquelle l'alésage conique 16 de la filière est remplacé par un alésage cylindrique. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle est susceptible de nombreuses modifications et autres variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour ameliarer l'écoulement et notamment l'extrusion d'une matière thermoplastique, dans un conduit, par exemple une filière d'extrusion du genre suivant lequel on injecte un fluide sous pression entre cette matière et ledit conduit, caractérisé en ~ que l'on opère, avant entrée du fluide dans le conduit, un réglage de l'épaisseur du jet de fluide, ce réglage étant effectué de manière continue pendant l'écoulement de la matière en fonction des caractéristiques de cette matière et des paramètres de l'ecoulement et en ce que le fluide est préchauffé avant son entrée dans le conduit. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est un gaz ou un mélange de gaz, par exemple de l'air. 3.- Procédéselon la revendication 2, caractérisé en ce que ce gaz est oxydant. 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ce gaz est inerte. 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon lune quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel un ajutage d'injection du fluide sous pression est ménagé entre un alésage conique d'une bague adjacente -la filière et une portée conique d'une pièce qui est disposée suivant l'axe de cet alésage et dans laquelle est pratiqué/ le conduit d'amenée de matière thermoplastique, des moyens étant prévus pour régler la largeur de la fente de cet ajutage par déplacement axial relatif de ladite bague et de la dite pièce, caractérisé en ce que ces moyens consistent en une couronne coaxiale à la bague et qui, intérieurement dentée, est en prise avec une série de satellites formant chacun une extrémité d'une tige susceptible de tourner, sans déplacement axial, dans un alésage de la pièce, l'autre extrémité de chaque tige étant vissée dans un taraudage de la bague, ce grâce à quoi une rotation de la couronne entraîne par rotation de chaque satellite et de la tige correspondante, le deplacMment, axial relatif de la bague et de la pièce.