Brevet FR2342838A1 — publié le 19770930

La présente invention concerne d'une manière générale les extrudeuses, et vise plus précisément les moyens de contrôle usuellement mis en oeuvre sur de telles extrudeuses pour assurer le maintien à l'intérieur de normes de qualité déterminées des caractéristiques des produits qu'elles extrudent. Ainsi qu'on lestait, il est possible, en fonction de paramètres de contrôle choisis d'agir à cet effet sur diverses commandes usuellement disponibles sur une extrudeuse, notamment en ce qui concerne le niveau dans la trémie d'alimentation de celleci, la pression absolue dans cette trémie, les moyens de chauffage équipant habituellement une telle trémie, le débit d'alimentation assuré par celle-ci, la vitesse de rotation de la ou des vis assurant l'extrusion, et les températures en divers secteurs de 1'extrudeuse. En pratique, les contrôles de qualité sur les produits extrudés finis se font, à ce jour, toujours a posteriori, å distance de l'extrudeuse, et donc sur de la matière déjà extrudée, soit que, s'agissant de contrôles de dimension ils soient pratiqués au voisinage même de la filière de l'extrudeuse concernée, mais à l'extérieur de celle-ci, soit que, s'agissant de contrôles de caractéristiques mécaniques et physiques, ils soient pratiques sur des échantillons prélevés â cet effet sur les produits concernés après extrusion de ceux-ci. Il en résulte que, pour être en mesure de procéder dans de bonnes conditions à un pilotage convenable d'une extrudeuse, il est nécessaire de procéder au préalable à de longs et coûteux essais sur les produits finis délivrés par celle-ci. En outre, bien que, dans le cas d'une extrusion d'une matière bien définie et considérée comme homogène, à l'aide d'une extrudeuse au préalable parfaitement réglée, il serait normal de s'attendre à l'obtention, pour les produits extrudés délivrés par celle-ci, de caractéristiques physiques et mécaniques constantes l'expérience montre qu'il n'en est fréquemment rien, et qu'au contraire il est souvent nécessaire de procéder par tâtonnement à de nouveaux réglages a posteriori. La présente invention a d'une manière générale pour objet de pallier ces inconvénients et de permettre rapidement une optimisation de formulation d'une extrudeuse, pour une matière première donnée, sans attendre de longs et coûteux essais effectués a posteriori sur les produits finis en cette matière délivrés par cette extrudeuse. De manière plus précise, la présente invention a tout d' abord pour objet un procédé propre au contrôle d'une extrudeuse caractérisé en ce qu'il consiste à disposer, au droit même de la filière d'une telle extrudeuse, un capteur propre à assurer une mesure de valeur diélectrique à travers la matière en cours d' extrusion, et à agir si nécessaire sur l'un au moins des moyens de commande ou d'action disponibles sur cette extrudeuse en fonction de la mesure effectuée. L'invention est en effet fondée sur la découverte que la qualité des produits extrudés finis obtenus dépend au moins dans une certaine mesure de l'état de la matière correspondante au moment de son extrusion, et que, pour que cette qualité soit acceptable, il est nécessaire que l'état de la matière en cours d' extrusion corresponde dans son ensemble à un état particulier que il est possible de définir comme un état de gélification. L'invention est en outre fondée sur la découverte que, bien qu'aucune grandeur physique ne puisse s'attacher à l'état de gélification à rechercher, toute mesure de valeur diélectrique à travers une matière en état de gélification évoluait comme ce dernier. Il peut s'agir par exemple d'une mesure portant sur la constante diélectrique de la matière en cours d'extrusion. Mais de préférence, suivant l'invention, cette mesure porte sur la tangente de l'angle de perte au sein de cette matière en cours d'extrusion. Il a certes été déjà proposé d'effectuer des mesures diélectriques, et en particulier des mesures de capacité, pour assurer le contrôle de qualité des produits délivrés par une extrudeuse. Mais, comme déåà mentionné ci-dessus, ces mesures portent à ce jour sur un produit déjà' fini, à distance de l'extrudeuse, fût-ce au voisinage de celle-ci, et il s'agit le plus souvent de mesures propres à permettre le contrôle de dimension du produit extrudé concerne. Il ne s'agit en aucun cas de mesures propres à permettre de suivre l'état de gélification de la matière en cours d'extrusion comme c'est le cas au contraire suivant l'invention. La présente invention a encore pour objet une extrudeuse caractérisée en ce que sa filière est équipée d'au moins un capteur apte à la mise en oeuvre du procédé de contrôle par mesure diélectrique succinctement défini ci-dessus. S'agissant par exemple d'une extrudeuse destinée à la production de tubes, le capteur qui, suivant l'invention, équipe sa filière constitue un condensateur entre cette filière et le~poin- con central usuellement disposé dans l'axe de celle-ci, soit que les extrémités libres de cette filière et de ce poinçon forment directement par elles-mêmes les deux plaques d'un condensateur, soit que lesdites extrémités soient équipées en regard l'une de l'autre de palpeurs électriquement isolés formant eux-mmes localement le telles plaques de condensateur. Quoi qu'il en soit, l'expérience montre que le signal électrique susceptible d'être relevé aux bornes d'un tel condensateur varie de manière analogique avec 1' état de gélification de la matiAre en cours d'extrusion, et qu'il permet donc de visualiser cet état et d'agir soit manuellement, soit automatiquement, sur les moyens de commande ou d'action disponibles sur l'extrudeuse en Tue de rendre optimale la qualité de la matière à la sortie de celle-ci. En particulier, ce signal n'est avantageusement pas influence par une brusque variation de température ou de pression au droit du condensateur forant capteur aux bornes duquel il est relevé, sauf, bien entendu, si une telle variation de température ou de pression est par elle-meme de nature à modifier l'état de gélification de la matière contrôlée entre les plaques de ce con densat eur. En pratique, ainsi que l'expérience le confirme également, les paliers que présente ce signal correspondent à des états distincts définis de gélification de la matière contrôlée et les zones de transition reliant nornaleient ces paliers correspondent à des variations des paramètres d'entrée de l'extrudeuse conduisant tout naturellement à de nouveaux états de gélification. Mais, ainsi que l'expérience le montre encore, un tel signal présente également des zones de perturbation, ctest-à-dire des zones où il varie assez brutaleient et en pratique ces zones de perturbation résultent d'accidents, tels que par exemple la formation de voûtes dans les trémies, le bouchage de prises de dégazage, ou autres, qui ne sont pas à ce jour usuellement signalés par les moyens de contrôle équipant de manière classique les extrudeuses les plus sophistiquées. Ainsi, non seulement le signal pris suivant l'invention comme paramètre de contrôle permet, au prix d'un travail préala ble relativement modéré, d'optimiser les conditions de pilotage d'une extrudeuse pour une matière première donnée, sans attendre de longs essais effectués a posteriori sur les produits finis obtenus à l'aide de celle-ci, mais encore il permet de mettre évidence très rapidement des accidents de fonctionnementy ui ne sont usuellement détectables qu'avec un certain retardsfpar prélèvement d'échantillons sur les produits finis en question. En bref, l'invention permet de diminuer dans des ptopor- tions notables le taux de rebut affectant inévitablement les produits finis obtenus à l'aide d'une extrudeuse. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d1exem- ple, en référence au dessin schématique annexé, dont la figure unique associe une vue en coupe axiale de la filière d'une extrudeuse équipée de moyens de contrôle suivant l'invention au bloc diagramme de moyens de mesure propres à relever le signal recherché aux bornes desdits moyens de contrôle. Cette figure illustré à titre d'exemple lrapplication de l'invention à ltextrusion de tubes en matière synthétique dite plastique telle que par exemple le polychlorure de vinyle ou le polychlorure de vinyle chloré. Be manière usuelle, l'extrudeuse mise En oeuvre à cet effet comporte une filière 10 à laquelle est associé un poinçon central 11 disposé dans l'axe de cette filière et relié de place en place à celle-ci par des jambages de support 12, communément dits trèfles. De manière usuelle également, la filière 10 forme la partie terminale d'une tête d'extrusion, et il lui est associé des moyens, tels que vis ou vérin, non représentés, propres à forcer de la matière à extruder 13 dans le volume annulaire qu'elle délimite avec le poinçon 11 qui lui est associé, ce qui conduit à la formation par extrusion d'un tube 14 pris en charge, à la sortie de la filière 10, par un guide de formage et de refroidissement 15. Ces dispositions sont bien connues par elles-m#mes, et, ne faisant pas partie de la présente invention, elles ne seront pas décrites plus en détail ici. Suivant l'invention, la filière 10 est équipée d'au moins un capteur propre à assurer une mesure de valeur diélectrique à travers la matière du tube 14 en cours d'extrusion. S'agissant, comme représenté, d'une filière à laquelle est associé un poinçon central, ce capteur constitue en pratique un condensateur entre cette filière et ce poinçon. En pratique, dans l'exemple représenté, l'extrémité libre 18 de la filière 10 forme dans son ensemble une plaque de condensateur, cette extrémité libre 18 constituant un anneau isolé électriquement du reste de la filière par un matelas isolant 19, et relié mécaniquement au reste en question par des vis 20 elles memes convenablement isolées. Par exemple, et tel que représenté, une rondelle isolante 21 est interposée entre la tête 22 des vis 20 et l'extrémité isolée 18 de la filière 10 contre laquelle porte cette tête, et, tout au long de la traversée de l'extrémité isolée 18 de la filière 10, la tige 23 des vis 20 est entourée par un manchon isolant 24. Conjointement, dans l'exemple représenté, l'extrémité libre 25 du poinçon 11 forme elle aussi dans son ensemble une autre plaque de condensateur, cette extrémité libre constituant un disque isolé électriquement du reste du poinçon 11 par un matelas isolant 26, et mécaniquement relié à ce reste par des vis 20 convenablement isolées comme décrit ci-dessus. l'extrémité isolée 18 de la filière 10 et l'extrémité isolée 25 du poinçon 11 sont transversalement en correspondance l'une avec l'autre, et le condensateur qu'elles forment conjointement constitue un capteur propre à assurer une mesure de valeur diélectrique à travers la matière en cours d'extrusion dans l'intervalle annulaire qui les sépare radialement. Pour l'exploitation d'un signal de mesure diélectrique aux bornes de ce condensateur, celui-ci peut, de manière connue en soi dans le domaine des mesures de capacité et de conductance, former l'un des éléments d'un diviseur capacitif dont l'autreaé- ment est formé par un condensateur de mesure 30, tel que schématisé sur la figure. Aux bornes de ce diviseur capacitif, on applique, par exemple à l'aide d'un générateur sinusôldal 31, une tension alternative d'excitation Uo. Â l'aide par exemple d'un amplificateur à détection synchrone 32 on relève alors, aux bornes du condensateur de mesure 30, une tension U dont il est possible de déduire la valeur de la tangente de l'angle de perte au sein de la matière en cours d'extrusion. Cette technique étant bien connue par elle-même, et ne faisant pas partie en soi de la présente invention, elle ne sera pas décrite plus en détail ici. Suivant d'autres variantes, seule l'une ou plusieurs des composantes permettant de calculer la tangente de l'angle de perte est ou sont retenues. Suivant une autre variante, c'est la constante diélectrique de la matière en cours d'extrusion qui est mesurée, mais en pratique, l'expérience montre que celle-ci ne varie que très faiblement en régime continu, ses variations résultant pour 1' essentiel des changements d'état de la matière dûs à la mise en température et en compression de celle-ci. Quoi qu'il en soit, la mesure de valeur diélectrique relevée suivant l'invention au sein même de la filière 10, à travers la matière en cours d'extrusion, donne une image analogique de l'état de gélification de cette matière et il est dès lors possible d'agir sur les moyens de commande ou d'action disponibles sur l'extrudeuse de manière à ce que, tout en conservant un rendement maximal, on obtienne un état de gélification de la matière optimal, correspondant à une bonne homogénéité de cette matière et apte à conduire à l'obtention à partir de celle-ci de bons produits finis. Cette action peut être effectuée manuellement. En variante, et suivant des modalités connues par ellesmemes dans ce genre de technique, elle peut résulter automatiquement d'un asservissement lié à des valeurs de consigne. Elle peut également, notamment au démarrage de I'extrudeuse, être programmée à partir d'un modèle mathématique de celleci établi au préalable en fonction de la matière à extruder utilisée. Suivant une variante de mise en oeuvre non représentée, les extrémités libres de la filière 10 et du poinçon central 11 qui lui est associé ne constituent pas par elles-mêmes dans leur intégralité des plaques de condensateur, mais sont équipées localement de palpeurs propres à constituer de tels condensateurs. Autrement dit, la filière 10 porte dans ce cas à sa surface interne au moins un palpeur, qui est électriquement isolé de la filière qui le porte, et qui forme par lui-même une plaque de condensateur, et conjointement, en regard de ce plapeur, le poin çon 11 porte lui-meme à sa surface externe un palpeur, qui est électriquement isolé du poinçon qui le porte, et qui forme par lui-même une autre plaque de condensateur. Plusieurs palpeurs de ce type, convenablement répartis circonférentiellement, peuvent être mis en oeuvre. Ils peuvent être utilisés simultanément, ou de manière séquentielle, ce qui donne dans ce cas une image de l'état de la matière en cours d'extrusion en différents points de la circonférence d'extrusion de celle-ci. Bien entendu la présente invention ne se limite pas aux formes de mise en oeuvre décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution, notamment en ce qui concerne les moyens permettant la disposition au sein de la filière d'un condensateur formant capteur. En outre, son domaine d'application n'est pas limité à I' extrusion de tubes mais s' étend à l'extrusion de tout profilé et notamment au cas où aucun poinçon central n'est associé à la fi liere, deux parties diamétralement opposées de celle-ci étant alors mises en oeuvre pour la constitution du condensateur formant capteur suivant l'invention. Enfin, bien que la présente invention convienne tout parti culièrement lors de la mise en oeuvre de polychlorure de vinyle, et de polychlorure de vinyle chloré, elle convient aussi bien lors de la mise en oeuvre de matière thermoplastique polaire, telle que les polyamides, le polyéthylène téréphtalate, les polycarbonates, les polyfluorures, les polyoxymétbylènes, les polyoxypropylènes, les polychlorotrifluoroéthylènes, et les matières synthétiques dites IPMEI iso" et PMM syndic". De manière plus générale, l'invention convient quelle que soit la nature de la matière extrudable utilisée. Par ailleurs, et ainsi qu'on l'aura compris, dans le cas où, comme décrit, un poinçon central est associé à la filière, le conducteur électrique nécessaire au raccordement de la partie du condensateur formant capteur associé à ce poinçon traverse de préférence celui-ci à la faveur d'un des jambages le reliant à ladite filière. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le contrôle d'une extrudeuse du genre consistant à mettre en oeuvre un capteur propre à assurer une mesure de valeur diélectrique à travers la matière concernée liée à l'angle de perte au sein de ladite matière, et à agir si nécessaire sur l'un au moins de ses moyens de commande ou d'action en fonction de la mesure effectuée, caractérisé en ce qu'on fait porter ladite mesure sur une composante de la tangente de l'angle de perte. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, s'agissant d'une extrudeuse, on dispose le capteur au droit même de la filière de celle-ci. 3. Extrudeuse du genre comportant un poinçon central associé à sa filière, et équipée d'au moins un capteur propre à la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, ledit capteur constituant un condensateur dont une au moins des plaques de condensateur est formée d'une partie de l'outillage correspondant et dont une au moins est isolée vis-à-vis d'un tel outillage, caractérisée en ce que les plaques de condensateur du dit capteur sont l'une et l'autre isolées électriquement. 4. Extrudeuse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que, pour constitution du capteur, l'extrémité de sa filière est isolée électriquement du reste de celle-ci et forme dans son ensemble une plaque de condensateur, et, conjointement, l'extrémité libre correspondante du poinçon associé à la filière est isolée électriquement du reste de ce poinçon et forme dans son ensemble une autre plaque de condensateur.