Brevet FR2267876A1 — publié le 19751114

Un procédé classique de fabrication de mousse de polysty- rène en feuille mince consiste à préparer dans une extrudeuse une masse fondue de polystyrène contenant un porogene et à extruder un tube de ce polystyrène à travers une filière annulaire. Le polystyrène gonfle sous l'action du porogene à sa sortie de la filière et ensuite, on souffle le tube lut-même au moyen d'une pression intérieure d'air ou autre gaz de sorte que son diamètre augmente fortement et que son épaisseur de paroi aimi- nue. Après un certain refroidissement, on aplatit le tuse gonfle et on l'enroule sur un rouleau.Dans une variante de ce proc#dé, au lieu d'inclure un porogène chimique dans le polystyrène, on provoque l'expansion de celui-ci en introduisant directement un gaz tel que le pentane ou un ',Fréon" dans la masse fondue de matière qui se trouve dans la filière. Les filières classiques qui servent à lun ou a'à 'autre de ces procédés comprennent: un corps tubulaire muni, à une ex extrémité, d'une entrée conçue pour s'adapter à la sortie d'une extrudeuse et, à l'autre extrémité, d'une lèpre de sortie, ainsi qu'une torpille tubulaire supportée coaxialement au corps et munie d'une levre qui coopère avec la lèvre de sortie du corps pour définir une ouverture de sortie.La torpille est supportée dans le corps par un croisillon qui comprend plusieurs bras de section assez importante, dirigés radialement en travers de l'espacement annulaire entre la torpille et le corps et, enfin, un tamis formé d'une ou plusieurs feuilles de toile métallique est habituellement prévu à l'extrémité d'entrée du corps pour mieux détruire tout mouvement rotatif de la masse de polystyrène à sa sortie de I'extrudeuse et empêcher la formation de lignes de mémoire dans le tube extrudé. Toutefois, on a trouve qu'en utilisant des filières ainsi conçues et l'un ou l'autre des procédés décrits, il n'est pas mousse de possible de fabriquer une feuille de / polystyrène ayantune épais- seur constante inférieure à 234 microns ou un poids inférieur à 32 g/m2. On a découvert maintenant qu'en modifiant la structure de la filière, il est possible de fabriquer une feuille de mousse de polystyrène ayant une épaisseur de 203 à 254 microns et des poids inférieurs à 30 g/m2 et réduits jusqu'à 24 à 28 g/m2. Par conséquent, on peut fabriquer une surface de feuille notablement plus grande par unité de poids de polystyrène brut utilisé. Selon l'invention, dans une filière comprenant un corps tubulaire muni à une extrémité d'une entrée conçue pour sladap- ter à la sortie d'une extrudeuse et, à l'autre extrémité, d'une lèvre annulaire de sortie, et une torpille supportée coaxialement dans le corps et munie d'une lèvre qui coopère avec la lèvre de sortie du corps pour définir une ouverture annulaire de sortie, la torpille, au lieu d'être supportée par un croisillon, est supportée par une chicane perforée rigide fixée rigidement au corps et à la torpille et placée à travers tout l'espacement annulaire entre le corps et la torpille. De préférence, l'alésage du corps et la torpille rétrécissent tous deux en direction de leurs Ivres d'extrusion, ainsi qu'il est usuel, mais selon un mode d'exécution préférentiel, la torpille augmente initialement de diamètre, de la chicane vers les lèvres d'extrusion, et ensuite rétrécit plus rapidement que l'alésage du corps. Par suite, la chambre d'écoulement en aval de la chicane, vue en section radiale, diminue initialement de largeur en formant un étranglement et ensuite, augmente à nouveau de largeur en amont des lèvres d'extrusion. On a trouvé qu'en supportant la torpille au moyen de la chicane et en évitant de prévoir un croisillon en aval de la chicane comme il était nécessaire antérieurement, de sorte qu'aucun obstacle ne s'oppose à l'écoulement de la matière une fois que le mouvement rotatif communiqué à celle-ci par l'extrudeuse a te détruit par la chicane, on améliore fortement les conditions d'extrusion. Cela permet d'extruder un tube à paroi d'épaisseur plus petite et plus constante et cet effet est considérablement renforcé par la forme ci-dessus, donnée à la chambre d'écoulement en section radiale. La diminution de la largeur radiale de la chambre d'écoulement, suivie d'un accroissement graduel de cette largeur, donne lieu à un écoulement turbulent du polystyrène à son passage à travers la chambre d'écoulement, ce qui aide à détruire tout mouvement rotatif que peut conserver la matière après avoir traversé la chicane. La turbulence aide aussi à assurer une homogénéité beaucoup plus grande de la matière fondue immédiatement, avant qu'elle ne soit extrudée entre les lèvres du corps et de la torpille. Afin de gonfler le tube extrudé pour diminuer son épaisseur de paroi, on insuffle de préférence du gaz dans le tube extrudé, à travers la torpille dont la partie aval est tubulaire à cet effet, ceci de façon usuelle. Afin de fournir le gaz à la torpille, il faut qu'il y ait un raccordement d'amenée de gaz allant du corps jusqu'à la torpille en passant par ltespace annulaire entre ceux-ci. De préférence, ce raccordement est situé immédiatement en amont de la chicane et il est formé d'un seul tube qui oppose le minimum d'obstacles à l'écoulement du polystyrène depuis l'extrémité d1 entrée du corps jusqu'à la chicane, en passant par-l'espace annulaire entre le corps et la torpille. Si l'on veut fabriquer une feuille de mousse de polystyrène ayant l'épaisseur voulue et un poids constamment faible, au moyen d'une filière selon llinventioni les conditions dans lesquelles se fait l'extrusion ont leur importance. Ainsi, l'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de feuilles de mousse de polystyrène dans lequel on extrude, par une filière selon l'invention, une masse fondue de polystyrène contenant un porogène, avec une pression d'extrusion de 112 à 127 k v cme et une température de filière de 127 à 1380C, on gonfle le tube extrudé pour ramener son épaisseur de paroi à moins de 254 microns, on aplatit le tube gonflé et on l'enroule sur un rouleau. Pour maintenir la température correcte du polystyrène fondu, on refroidit le corps de filière de façon que sa température se maintienne dans les limites voulues, au lieu de refroidir les lèvres d'extrusion comme on le fait a'habitude. Sous un autre aspect, l'invention a encore pour objet une feuille de mousse de polyéthylène ayant une épaisseur inférieure à 254 microns, de préférence de 203 à 254 microns et un poids inférieur à 30 g/m2, de préférence de 24 à 28 On décrira maintenant un exemple d'une filière, d'un procédé de fabrication de feuilles de mousse de polystyrène et d'une feuille de mousse de polystyrène selon l'invention, à propos des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe diamétrale de la filière et la figure 2 un schéma dtune installation de fabrication de feuilles par le procédé selon l'invention. La filière représentée par la figure 1 est formée d'acier à haute teneur en chrome, ce qui diminue 1' oxydation et son corps t est formé de plusieurs parties que l'on peut facilement séparer les unes des autres pour le réglage, le nettoyage et d'autres opérations d'entretien. Le corps comprend une partie d'entrée 2 munie d'une bride 3 conçue pour être serrée contre la sortie d'une extrudeuse et dans la face terminale de la bride 3 est prévue une feuillure 4 qui contient un tamis 5. Le tamis 5 empêche les corps étrangers de passer de l'extrudeuse dans la filière où ils pourraient former un obstacle difficile à éliminer. La partie d'entrée 2 du corps est fixée à une partie centrale 6 par une série de boulons espacés angulairement dont l'un est indiqué en 7. Un anneau d'espacement 8 et une chicane 9 sont serrés par les boulons 7 entre la partie d'entrée 2 et la partie centrale 6 du corps et ces parties sont maintenues exactement alignées l'une sur l'autre par une série de broches dont l'une est indiquée en 10 et dont chacune s'adapte exactement dans une série de trous alignés de la partie d'entrée 2, de l'an- neau d'espacement 8 et de la chicane 9. En aval de la partie centrale 6, le corps présente une partie de sortie 11 qui est serrée sur la partie 6 par un anneau de serrage 12 et une série de boulons dont l'un est indiqué en 13. La partie de sortie 11 se termine par une lèvre de filière 14 et sa position radiale est réglable, relativement à la partie centrale 6, grace à un certain nombre de vis dont l'une est indi quée en 15. A intérieur du corps 1 se trouve une torpille 16 qui, comme le corps 1, est formé de plusieurs parties séparables. Celles-ci sont formées d'une partie amont 17 en ogive et d'une partie aval 18 présentant une section cylindrique sur laquelle est monté un manchon 19 qui se termine par une lèvre-de filière 20. La partie 17 est reliée à la partie 18 par un bout fileté 21 de la partie 17 qui se visse dans un creux fileté 22 de la partie 18. La partie intérieure de l'anneau d'espacement 8 est serrée entre les parties 17 et 18 de la torpille et la torpille est montée coaxialement à l'intérieur du corps 1 par une partie 23 qui entoure le creux 22 et se visse dans une ouverture centrale taraudée de la chicane 9. La partie aval 18 de la torpille est tubulaire et son alésage 24 communique avec un conduit 25 de diamètre très inférieur, prévu dans la partie d'amont 17. Le conduit 25 mène à un conduit 26 prévu dans l'anneau d'espacement 8 et ce conduit se dirige radialement vers l'extérieur Jusqutà une perforation 27 de ltan- neau 8. La perforation 27 traverse une partie tubulaire 28 de l'anneau d'espacement -8 et relie entre eux l'intérieur et ltex- trieur de l'anneau. En service, le polystyrène fondu venant d'une extrudeuse entre dans la filière à travers le tamis 5 et, outre qu'il élimine par filtration tous corps étrangers éventuels, le tamis 5 aide à commencer à détruire le mouvement rotatif communiqué au polystyrène fondu par l'extrudeuse. La matière fondue entre dans une chambre d'écoulement 29 qui entoure la partie en ogive de la partie d'amont 17 de la torpille et par suite, elle s'écoule entre les parties intérieure-et extérieure de l'anneau a'espacement 8 où son passage n'est entravé qu#e légèrement par la liaison t-ubulaire 28.Ensuite, le polystyrène fondu s'écoule à travers des perforations 30 de la chicane 9 et il existe deux couronnes de ces perforations, les perforations de chaque couronne étant pre, vues tout autour de la chambre d'coulement 29. L'espacement circonférentiel entre perforations adjacentes de chacun des anneaux est approximativement égal à l'espacement radial entre les perforations des deux anneaux. Etant donné que la torpille 16 est supportée à 11 intérieur de la chambre d'écoulement 29 par la chicane 9 et qu'il n'y a pas de croisillon en aval de la chicane comme il était usuel antérieurement, une fois que le polystyrène fondu a traversé les perforations 30, son écoulement ne rencontre plus aucun obstacle jusqu'à ce qu'il arrive aux lèvres 14,20. D'autre part, après le passage par les perforations 30, le mouvement rotatif du polystyrène est détruit ou au moins pratiquement détruit. Immédiatement en aval de la chicane 9, la partie 18 de la torpille présente une partie v1 de diamètre croissant et en cet endroit, l'alésage de la partie 6 du corps présente une partie 32 de diamètre légèrement décroissant ainsi, la largeur radiale de la chambre d'écoulement diminue en formant un étranglement )?3 Plus en aval, l'alésage de la partie Il du corps diminue de fa çon usuelle, mais en cet endroit, la torpille présente une partie 34 qui rétrécit plus rapidement que la partie adjacente de l'alésage de la partie de corps Il de sorte que la chambre d'é coulement a une section 35 dont la largeur radiale augmente vers l'aval. k la fin de la partie 35, la chambre d'écoulement présente une partie à nouveau resserrée 36 qui mène à un espacement d'extrusion entre les Ivres 14 et 20. On peut régler la largeur de cet espacement en déplaçant axialement le manchon 19, ce que l'on fait en vissant ou en dévissant un écrou 37 vissé iur une partie filetce , de la partie 18 de la torpille. On peut donner à l'espacement d'extrusion une largeur uniforme sur toute sa circonférence en réglant la position radiale de la partie 11 du corps au moyen de la vis de réglage 15.Comme on le voit, si l'une des Ivres 14 ou 20 est endommagée, on peut facilement retirer les pavies qui les portent, les réparer si nécessaire et les remonter, ou bien les remplacer par de nouvelles pièces pour maintenir la filière en fonctionnement. our fabriquer des feuilles de mousse de polystyrène selon l'invention, on incorpore la filière décrite à propos de la figure 1 à l'installation représentée#schématiquement par la figure 2. Cette installation comprend une extrudeuse 39 munie d'une vis 40 et d'une sortie 41 à laquelle est fixé le corps 1 de la filière. L'extrudeuse 39 présente aussi une trémie d'alimentation 42 à laquelle des perles de polystyrène sont amenées, en service, depuis des séchoirs 43, par des conduits 44, un mélangeur 45 et.un autre conduit 46. Le mélangeur 45 présente aussi un conduit destiné à l'amenée d'un porogène qui est mélangé intimement aux perles de polystyrène dans le mélangeur. Les lèvres de la filière sont entourées d'un blindage de protection atmosphérique 47 et, au delà de celui-ci, se trouve un système d'écrasement 48 d'un type classique à rouleaux. Au delà de celui-ci se trouvent à nouveau un jeu de rouleaux de traction 49 et un coupeur 50. Ensuite, on trouve à nouveau un poste d'enroulement 51o Le conduit 26 de la filière est relié à un tuyau d'amenée 52 servant à amener de l'air sous pression et le corps 1 de la filière est entouré d'une chemise d'eau, non représentée, à travers laquelle on peut faire circuler de l'eau de refroidissement. Le mélangeur 45, l'extrudeuse 39, les rouleaux de traction 49, le coupeur 50, le poste d'enroulement 51, l'amenée d'air par le tuyau 52 et l'amenée d'eau de circulation sont tous commandés de façon classique par des commandes placées dans une armoire 53. Pour fabriquer des feuilles de mousse de polystyrène ayant une épaisseur# inférieure à 234 microns et un poids inférieur à 30 g/m2 au moyen de l'appareil représenté, on amène des perles de polystyrène depuis les séchoirs 43 jusqu'au mélangeur 45 où elles sont mélangées à un porogène classique.Les perles mélangées au porogène sont alors amenées à l'extrudeuse 39 et on règle la vitesse de la vis transporteuse 40, le dispositif chauffant de l'extrudeuse et le débit d'eau de refroidissement traversant la chemise qui entoure le corps de filière 1 de façon telle que, lorsque des conditions constantes sont obtenues, le po lystyrène fondu soit sous une pression de 112 à 127 kg/cm2 dans la chambre d'écoulement 29 et la température du corps de filière, de 127 à 1380C. On règle par t tonnement la quantité de porogène ajoutée# au polystyrène dans le mélangeur 45, l'espacement d'extrusion entre les lèvres 14 et 20 et la pression de l'air amené par le tuyau 52, de façon que l'épaisseur de la feuille finie soit de 203 à 254 microns et son poids de 24 à 28 g/m. Pour former la feuille elle-meme à partir du tube de po polystyrène qui sort de l'espacement d'extrusion entre les lèvres 14 et 20 et qui est transformé en mousse par le porogène à sa sortie, on gonfle le tube de la façon classique pour lui donner la forme indiquée par la figure 2, au moyen de l'air amené du tuyau 52 à travers l'alésage de la torpille, on écrase au moyen du système d'écrasement 48 le tube dilaté déjà refroidi par l'atmosphère, on l'aplatit en le faisant passer entre les rouleaux de traction 49, on fend les bords du tube aplati au moyen du coupeur 50 puis on enroule sur des rouleaux du poste de bobinage 51 les deux feuilles séparées formées par le tube fendu. On peut faire varier la largeur des deux feuilles finies en faisant varier l'épaisseur du tube extrudé entre les lèvres 14 et 20 et en faisant varier en conséquence le taux de gonflage du tube extrudé. Ainsi, en donnant une plus grande épaisseur au tube extrudé initialement et en le soufflant davantage, on rend la feuille plus large mais son épaisseur peut rester la même, Pour augmenter fortement 11 épaisseur du tube extrudé, il est nécessaire de changer les lèvres 14 et 20 et on peut le faire très facilement, avec l'exemple de filière décrit, en retirant la partie 11 du corps et le manchon 19 et en adaptant à leur place une nouvelle partie de corps et un nouveau manchon présentant des lèvres de forme différente. REVENDIChIONS 1) Filière comprenant un corps tubulaire muni à une extrémité d'une entrée conçue pour~s'adapter à la sortie d'une extrudeuse et, à 1'autre extrémité, d'une lèvre annulaire de sortie, et une torpille supportée coaxialement dans le corps et munie d'une lèvre qui coopère avec la lèvre de sortie du corps pour définir une ouverture annulaire de sortie, la filière étant caractérisée par le fait que la torpille est supportée par une chicane perforée rigide fixée rigidement au corps et à la torpille et placée à travers tout l'espacement annulaire entre le corps et la torpille. 2) Filière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'alésage du corps retrdoit en direction des lèvres d'extrusion et que la torpille augmente initialement de diamètre, depuis la chicane jusqu'air lèvres d'extrusion, et ensuite retrécit plus rapidement que 1'alésage du corps de sorte que la chambre d' écoulement entre le corps et la torpille en aval de la chicane, vue en section radiale, diminue initialement de largeur en formant un étranglement et ensuite, augmente à nouveau de largeur en amont des lèvres d'extrusion. 3) Filière selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la partie d'aval de la torpille est tubulaire et qu'un raccordement d'amenée du gaz à l'alésage de la torpille va du corps à la torpille en traversant l'espacement annulaire entre ceux-ci, le raccordement étant situé immédiate- ment en amont de la chicane et étant formé dlun seul tube. 4) Filière selon l'ensemble des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la lèvre d'extrusion du corps est prévue sur une partie séparée en aval du corps, cette partie étant serrée de façon détachable sur le reste du corps. 5) Filière selon l'ensemble des-revendicati#ons 1 à 4, caractérisée par le fait que la lèvre d'extrusion de la torpille est formée sur un manchon séparé qui entoure un prolongement de la torpille et qui dépasse à l'extrémité d'aval du corps. 6) Filière selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le manchon est monté de façon coulissante sur le prolongement de la torpille et est maintenu en position par un écrou de réglage qui est vissé sur un filetage extérieur du fi letage, à 11 extérieur du corps. 7) Filière selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'un tamis est placé en travers de entrée du corps. 8) Filière selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que l'extrémité d'entrée du corps est sous la forme d'une pièce séparée qui est fixée par des boulons au reste du corps et que la chicane est enserrée entre la partie qui forme 1' extrémité d'entrée du corps et la partie adjacente du corps. 9) Procédé de fabrication de feuilles de mousse de polystyrène, caractérisé par le fait que l'on extrude par une filière selon l'invention une masse fondue de polystyrène contenant un porogène, avec une pression d'extrusion de 112 à 127 kg/cm2 et une température de filière de 127 à 1380C, que l'on gonfle le tube extrudé pour ramener son épaisseur de paroi à moins de 254 microns, que l'on aplatit le tube gonflé et qu t on l'enroule sur un rouleau 10) Beuille de polystyrène caractérisée par le fait qu'elle a une épaisseur inférieure à 254 microns et un poids inférieur à 30 g/rn2. 11) Feuille selon la revendication 10, caractrisée par le fait que son épaisseur est de 203 à 254 mm et son poids de 24 à 28 g/m2.