Brevet FR2370568A1 — publié le 19780609

La présente invention a pour obj#et un procédé perfectionné de refroidissement des films tubulaires en matière plastique à la sortie des filières d'extrusion-soufflage ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé Les méthodes de fabrication de films tubulaires en matière thermoplastique par le moyen d'extrusion-soufflage sont largement utilisées dans l'industrie. D'une façon générale, dans la technique la plus répandue, la matière plastique est extrudée à travers une filière, d'où elle sort sous forme d'un tube mince qui est refroidi, puis mis à plat et enroulé. Or, le rendement de ce procédé dépend de l'intensité du refroidissement de la matière à la sortie de la filière, rendu très délicat par la fragilité de cette pellicule de matière encore à l'état pateux. Le refroidissement étant, en effet, généralement réalisé par de l'air et étant théoriquement d'autant meilleur que les quantités et vitesses de l'air soufflé sont plus grandes, est pourtant très limité car ces impératifs ne sont pas compatibles avec l'état de la matière décrit plus haut. Dans certains dìsposiiifst l'action de l'air ne s'exerce que sur la paroi extérieure du film tubulaire débité par la tête d'extrusion-soufflage, ce qui en limite évidemment les possibilités. Certains constructeurs ont tenté de tourner ces difficultés en utilisant des systèmes de contact intérieur soit avec une paroi refroidie soit de ruissellement mettant en oeuvre des liquides soit encore une combinaison de ces deux moyens ; mais ces processus impliquent l'utilisation d'outillages différents fonction desdimensions des films tubulaires extrudés et de plus, certains modes de refroidissement modifient les propriétés du produit final sur le plan des caractéristiques physiques notamment. On connait également des équipements procédant uniquement au moyen d'air envoyé par des systèmes de soufflage tant à l'extérieur qu'à l'intérieur du film tubulaire, le soufflage interne étant assuré par des séries d'anneaux éjectant de l'air à grande vitesse. Tous les dispositifs de l'espèce se heurtent à deux facteurs contradictoires : en effet, un refroidissement intense approprié à la vitesse de défilement du film tubulaire à la sortie de la filière suppose un débit en rapport dont au moins une composante non négligeable est destinée à frapper le film perpendiculairement à sa paroi. Cette pression appliquée au matériau se trouvant encore à l'état pâteux limite ipso facto le débit sous peine de déformation du film. De plus, ces dispositifs à anneaux posent des problèmes de montage non négligeables et exercent sur le film des actions relativement ponctuelles à des intervalles finis ce qui peut également constituer une source de déformations. Le problème que l'invention vise à résoudre est, d'une part, d'appliquer, opérant à la sortie d'une filière d'extrusion-soufflage, un procédé de refroidissement permettant de faire intervenir des débits d'air interne et externe suffisamment élevés pour assurer des vitesses de sortie améliorées, non seulement en évitant un effet préjudiciable à la qualité du produit final, mais encore en amé- liorant cette qualité grâce à ce refroidissement rapide et, d'autre part, de créer un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. A cet effet, l'invention propose un procédé de refroidissement pour dispositifs de fabrication de films tubulaires par extrusionsoufflage d'un matériau thermoplastique du genre comportant une filière d'extrusion à alimentation dite latérale et définissant des lèvres extérieure et intérieure entre lesquelles est extrudé un film tubulaire qui, s'évasant au niveau d'un col d'expansion tend vers un profil sensiblement cylindrique puis est entraîné vers un dispositif de mise à plat ainsi que, disposés à la sortie desdites lèvres d'extrusion des moyens, d'une part, de refroidissement du film par soufflage d'air à l'intérieur et à l'extérieur dudit film, d'autre part, de soutien intérieur de la paroi dudit film sur une certaine distance, ledit procédé étant caractérisé en ce que ledit moyen de soutien intérieur est constitué par un matelas d'air s 'é- tendant sans solution de continuité de la lèvre intérieure de sortie de la filière d'extrusion jusqu'au voisinage du col d'expansion dudit film tubulaire. L'air intérieur assure ainsi un rôle d'élément sustentateur et stabilisateur exempt de frottement et agit de plus comme agent de refroidissement. A ce dernier titre, il peut d'ailleurs être réfrigéré. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention prévoit un dispositif- caractérisé en ce que ledit matelas d'air est créé par circulation d'air à faible pression à travers la paroi poreuse d'une chambre tubulaire fermée à son sommet et disposée à l'intérieur dudit film, coaxialement et au droit de ladite lèvre intérieure d'extrusion, et de dimension extérieure égale, sur une certaine distance au moins en partant de ladite lèvre intérieure et à l'épaisseur du matelas près, à celle correspondante dudit film tubulaire. le matelas d'air ainsi créé élimine tous les inconvénients de l'art antérieur car il est pratiquement sans solution de continuité et exerce donc une action sustentatrice et/ou réfrigératrice uniformément répartie sur le film tubulaire à sa sortie de la filière. Selon une première caractéristique du dispositif selon l'invention, il est prévu, en outre, à la sortie dudit film des lèvres d'extrusion et sur une certaine distance, un refroidissement par soufflage d'air à l'extérieur dudit film tubulaire, et des moyens permettant de diviser le courant d'air soufflé extérieur en deux flux orientés, l'un de façon sensiblement perpendiculaire à la paroi extérieure dudit film et l'autre, de façon sensiblement tangentielle à l'axe du film. Avantageusement, lesdits moyens sont constitués par, disposés tous deux à l'extérieur du film tubulaire et en deçà de la lèvre extérieure de la filière, un anneau d'air disposé coaxialement, au niveau de ses lèvres, à ladite filière d'extrusion, présentant une fente d'évacuation continue en regard dudit film tubulaire et une collerette tubulaire, disposée coaxialement à l'intérieur dudit anneau à distance de ladite fente d'évacuation avec laquelle elle définit un passage d'évacuation vers la verticale de l'air s'échappant dudit anneau, ladite collerette offrant une pluralité de lumières, d'axe sensiblement horizontal et de section de passage réglable. La combinaison des deux flux d'air intérieur et extérieur ainsi créés sera évoquée plus en détail dans le cours de la description d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention ; on soulignera simplement ici que cette combinaison permet d'obtenir l'échange calorifique maximum entre la matière plastique et l'air de refroidissement, donc un rendement optimum de l'extrusion en termes de débit de la filière. Les moyens mis en oeuvre pour engendrer le flux d'air extérieur, comportent des organes de répartition et de réglage qui seront décrits ci-après. Préférentiellement, le conduit tubulaire engendrant le matelas d'air intérieur est réalisé soit en un matériau fritté soit en pierre artificielle poreuse Il est aussi prévu de réfrigérer l'air extérieur soufflé. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, d'un mode de réalisation de l'invention en reférence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue d'ensemble simplifiée, en élévation et coupe partielle d'une tête d'extrusion de film tubulaire équipée du dispositif de refroidissement selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe verticale partielle à plus grande échelle de la filière d'extrusion coiffée du dispositif de refroidissement de la figure 1. il est bien entendu que l'extrusion de films tubulaires en matière plastique est un processus bien connu de l'homme de l'art et la description sera donc limitée à ceux des organes ou éléments intervenant directement dans le procédé et/ou le dispositif selon l'invention. En se-référant tout d'abord à la figure 1, on définira désigné par 9 dans son ensemble, une tête d'extrusion alimentant selon le mode-latéral, par un dispositif à trémie et vis 2, une filière 3. Entre les lèvres extérieure 4 et intérieure 5 de cette filière 3 sort un film tubulaire 6 qui s'évase en un col d'expansion 7 pour adopter un profil sensiblement cylindrique 8 lequel est entraîné à travers un dispositif de mise à plat, désigné par 9 dans son ensemble et auquel succède un dispositif de réception non représenté. La filière 3 comporte un alésage central 10 traversant de part en part la tête 1, dans lequel passe coaxialement une canalisation 11 débouchant à l'intérieur du film 6 à distance convenable des lèvres 4, 5. Ainsi que l'indique la flèche A, il est prévu -ane admis sion d'air soufflé intérieur entre alésage 10 et canalisation 11 ce flux débouche dans une chambre 12, coaxiale à la canalisation 11, fermée à sa partie supérieure et comportant une paroi poreuse 13, disposée sensiblement au droit de la lèvre intérieure 5 de la filière 3. L'air diffusé par cette paroi poreuse 13 revient sur lui-même au sein du film tubulaire 6 pour être évacué par la canalisation il (flèches E). A l'extérieur de la tête d'extrusion 1, il est prévu, d'une part, un anneau de ventilation 14, et, d'autre part, entr#e cet anneau et le film extrudé 6, une collerette perforée à débit réglable 18 après passage à travers des chicanes 15, le débit d'air de l'anneau de ventilation 14 est orienté sensiblement à l'horizontale selon la flèche C par un déflecteur 16 muni d'un diaphragme 19 mobile à l'horizontale. Ce dernier permet de régler le flux d'air évacué à la sortie de l'anneau 14 à travers une fente 17 définie entre le diaphragme 19 et la collerette perforée 18. En se référant à la fi#gure 2, on expliquera maintenant les fonctions de ces divers organes et leur coopération. Le flux d'air débouchant au sein de la chambre 12 fermée à son sommet s'échappe à travers sa paroi poreuse 13 en direction de la paroi intérieure du film extrudé 6. La dimension extérieure de cette chambre 12 est choisie telle qu'à la sortie des lèvres 4, 5, et sur une certaine distance, il y ait création entre l'extérieur de la paroi 13 et l'intérieur du film 6 d'un "matelas" d'air, soutenant et refroidissant le film 6 au début de son trajet à l'air libre. Avec l'évasement du film 6 tendant à la formation d'un col d'expansion 7, l'effet de sustentation va diminuant, l'action réfrigératrice étant maintenue sur toute la hauteur de la paroi poreuse 13 de la chambre 12. Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, l'air arrivant dans la chambre 12 et traversant la paroi poreuse 13 est évacué par la canalisation centrale 11. L'air soufflé extérieur débité à travers la fente périphérique 17 de l'anneau 14 est divisé en deux flux symbolisés, l'un, par la flèche V, l'autre, par le faisceau de flèches H. Le premier s'échappant verticalement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe d'extrusion, s'écoule de façon sensiblement tangentielle au film ; ce flux cor respond à un débit d'air le plus élevé possible à une vitesse permettant un écoulement turbulent le long de la paroi du film. Le second de ces flux traverse les lumières 20 de la collerette 18 et crée une pression dynamique de l'air sur le film souple 6 en vis-àvis de celle créée par le matelas d'air intérieur, maintenant ainsi le film le plus près possible de la chambre 12 à paroi poreuse 13 sur la longueur désirée.Bien entendu, l'air traversant la collerette 18 exerce également une action de refroidissement qui peut être accentuée par la réfrigération de l'air soufflé. Le diaphragme 19 permet de doser les débits relatifs des deux flux d'air extérieur. De son côté, le débit d'air à travers la collerette 18 est réglable par une contre-collerette 21 coiffant la première et portant également des lumières 22 qui peuvent être plus ou moins décalées par rapport à celles 20 de la collerette 18. On appréciera que, par rapport à l'art antérieur, le dispositif suivant l'invention assure une excellente sustentation sans frottement du film tubulaire dès son extrusion alliée à un refroidissement énergique, ces deux effets conditionnant le débit de la filière, pouvant être parfaitement dosés sans dispositifs complexes. il va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée ou décrite mais englobe toute variante d'exécution. REVENDICATIONS 1. Procédé de refroidissement pour dispositifs de fabrication de films tubulaires par extrusion-soufflage d'un matériau thermoplastique du genre comportant une filière d'extrusion à alimentation dite latérale et définissant des lèpres extérieure et intérieure entre lesquelles est extrudé un film tubulaire qui, s'évasant au niveau d'un col d'expansion tend vers un profil sensiblement cylindrique puis est entraîné vers un dispositif de mise à plat ainsi que, disposés à la sortie desdites lèvres d'extrusion des moyens de refroidissement du film par soufflage d'air notamment à l'extérieur dudit film, ledit procédé caractérisé en ce que lesdits moyens de refroidissement extérieur présentant notamment une composante agissant dans un sens perpendiculaire à l'axe de progression du film tubulaire extrudé, la pression latérale ainsi exercée sur la surface cylindrique extérieure dudit film est équilibrée par un moyen de soutien intérieur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de soutien intérieur est constitué par un matelas d'air s'étendant sans solution de continuité de la lèvre intérieure de sortie de la filière d'extrusion jusqu'au voisinage du col d'expansion dudit film tubulaire. 3. Dispositif pour la mise en application du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matelas d'air est créé par circulation d'air à faible pression à travers la paroi latérale poreuse d'une chambre tubulaire fermée à son sommet et disposée à l'intérieur dudit film, coaxialement et au droit de ladite lè- vre intérieure d'extrusion, et de dimension extérieure égale, sur une certaine distance au moins en partant de ladite lèvre intérieure et à l'épaisseur du matelas près, à celle correspondante dudit film tubulaire 4.Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens permettant de diviser le courant d'air soufflé extérieur en deux flux orientés, l'un de façon sensiblement perpendiculaire à la paroi extérieure dudit film et l'autre, de façon sen siblement tangentielle à l'axe du film. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par, disposés tous deux à l'extérieur du film tubulaire et en deçà de la levure extérieure de la filière, un anneau d'air disposé coaxialement, au niveau de ses lèvres, à ladite filière d'extrusion, présentant une fente d'évacuation continue en regard dudit film tubulaire et une collerette tubulaire disposée coaxialement à l'intérieur dudit anneau à distance de ladite fente d'évacuation avec laquelle il définit un passage d'évacuation vers la verticale de l'air s'échappant dudit anneau, ladite collerette offrant une pluralité de lumières, d'axe sensiblement horizontal et de section de passage réglable. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que, au niveau de sa fente de sortie, ledit anneau comporte un déflecteur orienté de manière à dévier à l'horizontale le flux d'air à la sortie de ladite fente de l'anneau. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que ledit déflecteur comporte un élément mobile dans le plan horizontal formant diaphragme de réglage du flux d'air s'échappant à la verticale par ledit passage défini entre la fente de l'anneau et ladite collerette tubulaire. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite collerette tubulaire est constituée par deux éléments l'un intérieur, l'autre extérieur, montés coulissants l'un sur l'autre et comportant tous deux une pluralité de lumières d'axe sensiblement horizontal, le déplacement relatif desdits éléments l'un par rapport à l'autre permettant de faire varier la section de passage offerte, d'un maximum lorsque les lumières des deux éléments sont en coincidence axiale à un minimum lorsqu'elles sont décalées entre elles. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite collerette tubulaire a une hauteur inférieure à celle de la chambre tubulaire à paroi poreuse. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que de façon connue en soi, il est prévu des canalisations coaxiales intérieures à ladite filière pour assurer l'admission et l'évacuation de l'air soufflé à l'intérieur dudit film tubulaire. 11. Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air soufflé intérieur et/ou extérieur est réfrigéré. 12. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite chambre tubulaire est réalisée en un matériau fritté. 13. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite chambre tubulaire est réalisée en pierre artificielle poreuse.