Brevet FR2351770A1 — publié le 19771216

La présente invention concerne un dispositif pour l'extrusion continue d'une feuille plane de matière plastique chaude qui peut être utilisée notamr ment pour l'alimentation d'une installation de calandrage. Pour l'alimentation des installations de calandrage, il est connu de mettre en oeuvre une installation d'extrusion équipée d'une filière plate qui débite la matière plastique chaude à traiter sous forme d'une feuille ou d'une bande. La productivité de pareille ligne est limitée par la capacité de débit de la filière plate équipant L'installation. d'extrusion. On sait en effet que pour vaincre les pertes de charge dans une filière plate il faut une installation d'extrusion qui soit capable de débiter la matière plastique sous une pression élevée et que de telles installations ont un débit limité qui ne correspond pas aux possibilités de productivité des installations de calandrage. Il serait donc souhaitable de pouvoir exploiter des installations d'extrusionayant un débit élevé sous pression réduite pour alimenter les calandres. En outre, pour pouvoir traverser la filière plate, la matière plastique est généralement portée à une température supérieure à celle nécessaire pour son traitement ultérieur par calandrage ce qui entraîne, d'une part, une perte inutile de calories et d'autre part, la production d'articles calandres ne présentant pas des propriétés idéales. Toute tentative d'augmentation du débit entraîne nécessairement un accroissement de la température de la matière traitée dans l'installation d'extrusion et partant augmente les risques de dégradation de cette matière qui est généralement thermosensible. La demanderesse a maintenant trouvé un dispositif qui convient parfaitement pour l'alimentation en continu d'une installation de calandrage au moyen d'une matière plastique chaude mise sous forme d'une feuille plane qui ne présente plus ces inconvénients et qui permet notamment d'accroître substantiellement la productivité des installations de calandrage tout en conduisant à des produits finis de meilleure qualité. La présente invention concerne un dispositif pour l'extrusion continue d'une feuille plane de matière plastique chaude qui comprend (1) un fourreau cylindrique de répartition de la matière plastique chaude comprenant une fente ouverte délimitée par deux génératrices et au moins un canal d'amenée de la matière plastique chaude sous pression, (2) au moins une vis disposée à l'intérieur du fourreau assurant la répartition de la matière plastique chaude sur toute la longueur de la fente, et (3) deux cylindres parallèles au fourreau de répartition, disposés de part et d'autre de la fente et tournant en sens inverses l'un par rapport à l'autre de manière à extraire la matière plastique chaude du fourreau. Le dispositif conforme à l'invention se substitue a une filière plate conventionnelle et permet ainsi d'éliminer tous les inconvenients découlant de l'emploi de ce type d'appareillage. Le dispositif conforme à l'invention peut être alimenté en matière plastique chaude sous pression au moyen de n'importe quel appareillage capable d'assurer cette fonction, et notamment au moyen d'extrudeuses hydrodynamiques ou à une ou plusieurs vis. Selon un mode part#iculier de réalisation de l'invention, l'appareillage assurant la plastification de la matière traitée par travail mécanique et éventuellement chauffage ainsi que sa mise sous pression n'est pas solidaire du dispositif conforme à l'invention. De préférence, on utilise une extrudeuse à vis qui débite directement, au moyen d'un ou de plusieurs canaux situés en bout de vis, dans le fourreau de répartition. Dans ce cas, toutefois, les caractéristiques de la ou des vis d'extrusion sont généralement imposées par le constructeur de l'extrudeuse et, de ce fait, le choix est limité. De plus, toute fluctuation de la marche de dispositif conforme à l'invention se répercute sur le fonctionnement de l'extrudeuse ce qui rend la conduite de la ligne relativement délicate. En conséquence, la demanderesse préfère utiliser un autre mode de réalisation de l'invention suivant lequel la matière rendue plastique et chauffée au préalable est mise sous pression dans le dispositif luiméme. Dans ce cas, la régularité de ltextrusion est encore améliorée. A cet effet, le dispositif comprend en outre au moins un fourreau d'alimentation équipé d'au moins une vis de poussée actionnée par un ensemble moteur-variateur et accouplé directement avec un appareillage indépendant de plastification tel que par exemple un ensemble malaxeur-fîltreuse,qui alimente ce fourreau en matière plastique chaude. L'utilisateur peut ainsi choisir plus librement les caractéristiques géométriques de la ou des vis de poussée et leur imposer une vitesse de rotation telle que le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention n'ait aucune répercussion sur les performances de 1 'appa- reillage indépendant de plastification. La forme générale du fourreau d'alimentation dépend du nombre de vis qu'il renferme, lorsqu'on utilise une seule vis, c'est celle d'un cylindre à base circulaire. Afin de permettre un contrôle thermique précis de la matière plastique chaude traitée dans le fourreau d'alimentation, il est avantageux de prévoir une circulation interne d'un fluide caloporteur dans la ou les vis de poussée et de conditionner thermiquement le fourreau lui-même par exemple par une circulation d'un fluide caloporteur ou par des résistances électriques de chauffage. Le bon fonctionnement de ces moyens de conditionnement thermique peut être contrôlé par l'intermédiaire de sondes thermiques ainsi qu'il est de pratique courante. L'utilisateur peut en conséquence agir sur de nombreux paramètres (géométrie des vis, vitesse de rotation desvis, action sur les moyens de conditionnement thermique) et ainsi choisir les conditions de fonctionnement idéales. Le rôle de la ou des vis de poussée est de forcer l'entrée de la matière plastique chaude dans le fourreau de répartition, via le ou les canaux d'amenée dont est pourvu le fourreau de répartition. Le fourreau de répartition se présente généralement sous la forme d'un cylindre dont la section dépend du nombre de vis qu'il contient pourvu d'une fente délimitée par deux génératrices s'étendant en général sur toute sa longueur. La section est circulaire lorsque le fourreau ne contient qu'une seule vis. La partie interne de ce fourreau est équipée d'au moins une vis de répartition actionnée par un ensemble moteur-réducteur et dont la fonction est de répartir la matière plastique chaude tout le long de la fente prévue dans le fourreau. Le profil de la vis de répartition doit donc être calculé de manière à avoir une répartition homogène de la matière plastique chaude sur toute la longueur du fourreau de répartition. Divers cas peuvent se présenter suivait~ le nombre et la localisation du ou des canaux d'alimentation introduisant la matière plastique chaude qui peuvent se trouver à l'une des extrémités du fourreau de répartition, au centre de ce fourreau, aux deux extrémités du fourreau, etc. C'est ainsi que, lorsqu'il n'y a qu'un seul canal d'amenée situé à l'extrémité du fourreau la ou les vis de répartition ne possèdent qu'un seul filet tandis que lorsqu'il n'y a qu'un seul canal d'amenée situé au centre du fourreau ou lorsqu'il y en a deux situés aux deux extrémités, deux filets symétriques par rapport au plan médian sont prévus sur la ou les vis. La reprise de la matière plastique chaude par la ou les vis de répartition ne pose aucun problème particulier lorsque l'installation de mise sous pression est monovis ou est équipée de plusieurs vis débouchant sur un convergent et où donc le canal d'amenée est unique. Par contre, lorsque cette installation est équipée de deux vis débouchant chacune sur un convergent et qu y a donc deux canaux d'amenée voisins, la géométrie du filet doit etre adaptée à la distribu tion uniforme des deux flux d'alimentation.De Depréférence, la ou les vis de répartition sont filetées sur toute la longueur de la fente ouverte dans le fourreau de répartition. La ou les vis de répartition sont de préférence conditionnées intérieurement par un fluide caloporteur. Le fourreau de répartition peut avantageusement être cenditionné thersiquement en plusieurs zones par un fluide caloporteur ou par des résistance électriques, de façon à assurer à la feuille produite une température constante sur toute sa largeur. La matière plastique chaude uniformément répartie le long du fourreau de répartition sort de ce dernier par la fente après être passée entre deux cylindres sous forme d'une feuille apte à alimenter directement l'installation de calandrage ou toute autre installation alimentée par une feuille de matière plastique chaude telle qu'une installation de thermoformage en continu ou une installation d'ondulation. La largeur de la fente n'est pas critique; elle est choisie en fonction de la matière à traiter et de l'épaisseur souhaitée pour la feuille. La feuille plane de matière plastique chaude sortant par la fente passe entre deux cylindres parallèles au fourreau de répartition disposés de part et d'autre de la fente et frottant chacun sur le fourreau de répartition. Ces deux cylindres sont mis en rotation en sens inverses l'un par rapport à l'autre soit par un moteur-variateur unique soit par deux moteurs-variateurs entraînant indépendamment chacun un des cylindres. De préférence, les deux cylindres sont de même diamètre. La seconde variante d'entraînement est préférée par la demanderesse car elle a constaté qu'en réglant indépendamment la vitesse derotation de chaque cylindre on peut éviter toute zone morte ou tourbillonnaire dans la zone de formation définitive de la fente. En général, la différence de vitesse angulaire des deux cylindres est inférieure à 25 % de la vitesse la plus élevée, et de préférence inférieure à 10 %. L'écartement entre ces cylindres est de préférence réglable de façon à pouvoir modifier facilement l'épaisseur de la feuille débitée. Les cylindres ont en général un diamètre inférieur à la plus grande dimension du fourreau de répartition et ont donc une inertie thermique assez faible. Leur température est de ce fait pratiquement égale à celle de la feuille lors d'un fonctionnement en régime. On peut cependant prévoir un conditionnement thermique de ces cylindres par exemple par une circulation d'un fluide caloporteur. Il est avantageux de prévoir que ces cylindres frottent sur des raidisseurs en bronze qui empêchent leur déformation sous l'action de la matière thermoplastique débitée. Les raidisseurs peuvent être remplacés par des cylindres ou par des parties de cylindres montés sur des paliers afin de diminuer les forces de frottement. Enfin il est préférable d'utiliser des cylindres de faible diamètre afin de minimiser la distance entre le dispositif d'extrusion et les premiers cylindres de calandrage. L'étanchéité du fourreau de répartition est assuré latéralement par deux flasques et sur toute la largeur de sa fente par le contact entre le fourreau et les cylindres et par le mouvement d'entraînement de la matière créé par ces cylindres. La faible pression imposée à la matière plastique chaude traitée dans le dispositif conforme à l'invention du fait de la présence de vis de répartition et de la mobilité des lèvres assurant la mise en feuille n'entraîne qu'une très faible élévation de température par cisaillement de la matière ce qui permet de produire une feuille à relativement basse température et ce sans limiter le débit de l'installation de gélification. Le dispositif conforme à l'invention est en outre explicité plus en détail dans la description qui va suivre d'un exemple de réalisation pratique. Il est toutefois bien entendu que cette description donnée à titre purement illustratif ne limite en rien la portée de l'invention. Dans cette description, on se réfèrera aux figures des dessins annexés dans lesquelles la fig. I est une vue en coupe et de profil dtun dispositif d'alimentation conforme à l'invention. la fig. 2 est une vue partielle en élévation du dispositif de la fig. 1 faisant apparaître la vis de répartition. la fig. 3 est une vue en élévation du dispositif de la fig. 1 montrant certains détails de réalisation. la fig. 4 est une vue de profil faisant apparaître le système de réglage des cylindres constituant l'outil de mise en feuille. Ainsi qu'il apparaît sur les figures, le dispositif comporte des moyens de mise sous pression de la matière plastique chaude représentés partiellement par l'extrémité du fourreau 1, constituant le canal d'amenée et de la vis de pression 2, cette vis étant entraînée par un moteur-variateur non représenté. La matière plastique chaude est débitée via un canal d'amenée convergent dans la partie centrale 3 d'un fourreau de répartition 4 (fig. 3) pourvu de canaux 5 pour la circulation d'un fluide caloporteur. Le fourreau de répartition est garni intérieurement d'une vis de répartition 6 entraînée par un moteur-variateur, non représenté La vis de répartition 6 est garnie de deux filets 8 et 9 symétriques par rapport au plan médian. Enfin le fourreau de répartition 4 comporte une fente 10 sur toute sa longueur. La mise en feuille plane de la matière plastique est réalisée par passage entre les deux cylindres parallèles 11 et 12 tournant en sens inverses l'un par rapport à l'autre et qui sont entraînés chacun par un moteur-variateur non représenté. Les cylindres 11 et 12 sont maintenus en contact avec frottement contre touta la longueur du fourreau de répartition 4 par l'intermédiaire des raidisseurs 13 et 14. Ainsi qu'il apparaît plus particulièrement sur la fig. 4, les cylindres Il et 12 sont montés chacun sur des flasques 15 et 16. Les flasques 15 peuvent subir une légère rotation grâce à la présence d'excentriques 17, cette rotation pouvant être provoquée et contrôlée par l'intermédiaire du boulon 18 et être bloquée dans une position quelconque par l'intermédiaire du boulon 19. Il en résulte dès lors qu'en agissant sur le boulon 18 on peut régler l'écartement entre les cylindres 11 et 12 et partant l'épaisseur de la feuille plane de matière thermoplastique débitée. Les flèches indiquées sur les fig. 1 et 2 visualisent le parcours suivi par la matière plastique dans le dispositif d'alimentation. Le dispositif décrit convient particulièrement pour la formation de feuilles planes à partir de matières thermoplastiques quelconques. Il convient particulièrement bien pour les matières thermoplastiques thermosensibles telles que les résines à base de chlorure de vinyle. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour l'extrusion continue d'une feuille plane de matière plastique chaude caractérisée en ce qu'il comprend (1) un fourreau cylindrique de répartition de la matière plastique chaude comprenant une fente ouverte délimitée par deux génératrices et au moins un canal d'amenée de la matière plastique chaude sous pression, (2) au moins une vis disposée à l'intérieur du fourreau assurant la répartition de la matière plastique chaude sur toute la longueur de la fente, et (3) deux cylindres parallèles au fourreau de répartition, disposés de part et d'autre de la fente et tournant en sens inverses l'un par rapport à l'autre de manière à extraire la matière plastique chaude du fourreau. 2 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le canal d'amenée de la matière plastique chaude sous pression débouche an amont dans un fourreau équipé d'au moins une vis de poussée. 3 - Dispositif suivant ltune quelconque des revendications 1 et 2 carac térisé en ce que le fourreau de répartition à la forme d'un cylindre. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le fourreau de répartition est équipé d'un seul canal d'amenée débouchant à l'une de ses extrémités et d'une seule vis pourvue d'un seul filet. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications I à 3 caractérisé en ce que le fourreau de répartition est équipé d'un seul canal d'amenée débouchant an son centre et d'une seule vis possedant deux filets symétriques par rapport au plan médian. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les deux cylindres frottent chacun sur le fourreau de réparti- tion. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les deux cylindres sont entraînés chacun par un moteur variateur. 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'écartement entre les deux cylindres est réglable. 9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les cylindres sont équipés de raidisseurs. 10 - Utilisation d'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour l'alimentation d'une installation de calandrage de feuilles en résines à base de chlorure de vinyle.