Brevet FR2413966A1 — publié le 19790803

La présente invention concerne une filière ou un distributeur d'extrudeuse à utiliser pour ltextrusion d'un polymère fondu. Dans une filière ou un distributeur d'extrudeuse pour matière plastique, on se heurte souvent à de graves difficultés à cause des caractéristiques d'écoulement du polymère fondu qui ne se comporte pas comme un liquide hydraulique. Etant donné la nature visqueuse du polymère, une chute considérable de pression peut se produire entre le point dlin- troduction et celui où le polymère sort de la filière. Dans une filière large où les organes de sortie sont espacés l'un de l'autre sur une ligne droite, les organes d'extrémité étant éloignés de l'emplacement d'introduction, cette chute de pression produit un effet tout à fait indésirable dans lequel le débit aux organes de sortie extrêmes est très inférieur à celui des organes de sortie au milieu. Une autre difficulté tient au fait que des polymères chauffés se dégradent et cette dégradation est liée au temps pendant lequel le polymère reste à une température donnée. A nouveau dans une filière d'extrudeuse du type large, un polymère sortant des organes de sortie situés au milieu a été dans la filière pendant un temps relativement court tandis que celui sortant par les organes situés aux extrémités a été soumis à une température élevée à l'intérieur de la filière pendant un temps beaucoup plus long. Ceci a un effet très fâcheux sur le polymère et par conséquent sur le produit final. Au cours d'une tentative pour remédier à ces difficultés, on a utilisé divers procédés. Par exemple, dans une filière d'extrudeuse destinée à produire une pellicule ou une feuille plane, il est courant de prévoir des parties étranglées dans la filière afin d'essayer de ralentir le débit dans le milieu tout en permettant un écoulement libre en direction des extrémités. Un des objectifs de la présente invention est la réalisation d'une filière ou d'un distributeur d'extrudeuse dans lesquels tout le polymère extrudé séjourne à peu près le même temps à l'intérieur pendant son passage à travers cette filière ou ce distributeur. La présente invention concerne une filière ou un distributeur d'extrudeuse comprenant au moins un orifice d'entrée et un nombre pair n d'organes de sortie raccordés à chaque orifice d'entrée le passage réunissant chaque orifice d'entrée et les organes de sortie avec lesquels ils sont raccordés étant fractionné (n- 1)fois de façon à réaliser des trajets de même longueur entre les divers orifices d'entrée et les organes de sortie qui leurs sont raccordés. Dans une première forme de réalisation de la présente invention, la filière d'extrudeuse a à peu près la forme d'un parallélipipède rectangle, avec un orifice d'entrée et huit organes de sortie placés sur des faces opposées de cette extrudeuse. Cette filière est constituée par deux moitiés planes, les. trajets de même longueur entre l'orifice d'entrée et les organes de sortie étant creusés dans les surfaces en contact des deux moitiés complémentaires. Les divers trajets sont formés par le passage partant de l'orifice d'entrée et subdivisé en deux branches chaque branche étant subdivisée en deux autres branches et chacune de ces autres branches est subdivisée en deux branches de sortie, chacune de cellesci étant raccordée à un organe de sortie.Cette subdivision du passage est étudiée de façon à créer des trajets de même longueur entre l'entrée et chaque sortie. Par conséquent, un polymère extrudé par des orifices différents de cette filière a séjourné à chaque fois le même temps dans la filière et a subi le même degré de dégradation. Dans une deuxième forme de réalisation de la présente invention, la filière comprend fondamentalement un cylindre assujetti dans une cavité complémentaire et constituant le corps. Un orifice d'entrée est ménagé dans ce corps et aboutit à la cavité, alors que huit organes de sortie partant de la cavité traversent ce corps. Le passage faisant communiquer l'orifice d'entrée et les organes de sortie est constitué par des rainures ménagées dans la surface du cylindre et des trous traversant ce cylindre et faisant communiquer les rainures. Chaque rainure subdivise le passage en deux, une rainure communiquant avec l'orifice d'entrée et une série de telles rainures communiquant avec les organes de sortie. Ceci produit un ensemble compact étanche qui peut être fabrique assez simplement, nécessitant seulement le creusement de trous et de rainures superficielles. Dans une variante, les rainures sont ménagées dans la surface de la cavité cylindrique, les trous traversent le cylindre comme ci-dessus. Dans encore une autre forme de réalisation de la présente invention, la filière d'extrusion est constituée par un certain nombre de plaques superposé#s,une plaque extérieure comportant un orifice d'entrée qui la traverse et débouche dans le milieu d'une rainure creusée dans la surface de la plaque, les extrémités de cette rainure étant alignées avec deux orifices d'entrée ménagés dans une plaque continue, chacun de ces orifices d'entrée traversant la plaque contiguë et débouchant dans le milieu des rainures respectives creusées dans cette plaque contiguë. Le nombre des plaques est choisi de façon à produire le nombre désiré de divisions et d'organes de sortie pour la filière. On peut mettre en place dans l'une quelconque des réalisations ci-dessus un ensemble de chauffage par un fluide (liquide ou gaz). En variante, on peut incorporer des appareils de chauffage électrique. Avec ladite forme de réalisation, la première, il est difficile, étant donné les dimensions qui les caractérisent, de maintenir une température constante sur toute la longueur des trajets traversant la filière. Cependant, avec ladite autre forme de réalisation (la deuxième) on ne se heurte pas à ces difficultés étant donné que, vu son faible encombrement, il est relativement facile de maintenir une température constante le long des trajets d'extrusion. En variante, on peut ménager tout nombre pair n d'organes de sortie dans n'importe laquelle des formes de rêalisations ci-dessus, le principal critère étant qu'un passage faisant communiquer l'orifice d'entrée et les organes de sortie soit fractionné (n - 1) fois et en deux parties et, étudié de façon à réaliser des passages de même longueur pour la matière à extruder. Le nombre "n " est choisi dans une progression géométrique 2r de premier terme 2 et de raison 2, c'est-à-dire 2-4-8-16-32 etc.. Par ailleurs, un nombre quelconque d'orifices d'entrée avec "n " organes de sortie peut être incorporé dans une filière quelconque. La filière selon la présente invention peut être adaptée de façon à être utilisée pour la production de. filaments ou de pellicules en matière plastique. Les figures du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'une moitié d'une forme de réalisation de filière construite selon la présente invention, la figure 2 est une vue en perspective et en coupe partielle d'une autre forme de réalisation de la présente invention, la figure 3 est une vue en coupe transversale de la forme de réalisation de la figure 2, et la figure 4 est une coupe d'encore une autre forme de réalisation de la présente invention. La figure 1 du dessin annexé représente une partie d'une forme de réalisation de la présente invention. La figure 1 représente la moitié d'une filière d'extrudeuse qui a à la base la forme d'un parallélépipède rectangle, un orifice d'entrée 1 étant ménagé dans une surface 2 de la filière et huit organes de sortie 3 étant ménagés dans la surface opposée 4. Un passage 5 fait communiquer les organes de sortie 3 avec l'orifice d'entrée l. Les divers trajets d'extrusion sont formés par la partie du passage partant de l'orifice d'entrée 1 qui est subdivisé en deux branches 6 dont chacune est subdivisée en deux autres branches 7 dont chacune est à son tour subdivisé en deux branches de sortie 8 dont chacune aboutit à un organe de sortie 3. Comme l'indique la figure 1, les branches 6 ont la même longueur tout comme les branches 7 et 8. Par conséquent, la distance entre 1 'ori- fice d'entrée 1 et chaque organe de sortie 3 est la même et la matière extrudée restera par conséquent pendant le même temps dans la filière quel que soit le trajet suivi par cette matière à travers cette filière. Bien que seulement la moitié inférieure de la filière soit représentée sur la figure 1, il va de soi que la moitié supérieure est l'image vue dans un miroir de la moitié inférieure, ces deux moitiés étant fabriquées séparément et assujetties l'une à l'autre. De plus, alors que seulement un orifice d'entrée I est prévu dans cette forme de réalisation, un certain nombre d'orifices d'entrée peuvent en fait être prévus dans une filière de dimensions convenables, chacune avec le nombre par n choisi d'organes de sortie, le nombre 'In' étant choisi dans la progression géométrique 2-48-16-32-64 etc. c'est-à-dire 21. La forme de réalisation représentée sur les figures 2 et 3 comprend à la base un cylindre 9 placé à l'intérieur d'un trou complémentaire dans un corps 11. Comme dans la forme de réalisation de la figure 1 un orifice.d'entrée 1 est prévu et huit organes de sortie 3, et les pièces équivalentes à des pièces de la forme de réalisation de la figure 1 ont été désignées par les mêmes numéros de référence. Ainsi, l'orifice d'entrée 1 qui est ménagé dans le corps 11 se divise en branches 6 qui sont formées par une rainure orientée axialement creusée dans la surface du cylindre 9, et les trous 13 et 14 qui traversent le cylindre 9, à raison d'un à partir de chaque extrémité de la rainure 12. L'orifice d'entrée 1 débouche dans la région médiane de la rainure 12, de sorte que les branches 6 sont de longueur identique.Chaque branche 6 se subdivise en branches 7 qui sont formées par des rainures 15 et 16 orientées axialement qui sont creusées dans la surface de l'élément cylindrique et des trous 17 et 18 qui traversent l'élément cylindrique 9, à raison d'un à partir de chaque extrémité de chaque rainure 15, 16. Les trous 13 et 14 débouchent respectivement dans les milieux des rainures 15 et 16. Par conséquent, les branches 7 ont toutes la même longueur. Chaque branche 7 se subdivise en deux branches de sortie qui sont formées par des rainures 19, 20, 21 et 22 orientées axialement creusées dans la surface du cylindre 9 et des trous de sortie 23 ménagés dans le corps 11, les trous de sortie communiquant avec les organes de sortie 3. Les trous 17 et 18 debouchent dans les rainures 19, 20, 21 et 22, en leurs divers milieux.Par conséquent, les branches 8 ont toutes la même longueur. On peut se rendre compte que le mode de construction ci-dessus crée des trajets équidistants à travers la filière et que la matière extrudée restera par conséquent le même temps dans la filière quel que soit le trajet suivi par cette matière. Bien que la forme de réalisation des figures 2 et 3 comporte un orifice d'entrée 1 et huit organes de sortie, le nombre des organes de sortie peut être accru en raccordant les rainures 19 a 22 à d'autres rainures superficielles par l'intermédiaire d'autres trous traversant le cylindre 9. Par ailleurs, bien que l'orifice d'entrée 1 de la figure traverse le corps 11, il est envisagé qu'un passage orienté axialement ménagé dans le cylindre, communiquant avec le milieu de la rainure 12 pourrait former un orifice d'en- trée conduisant à la filière. Par ailleurs, bien qu'un seul orifice d'entrée soit prévu sur les figures 2 et 3, la filière peut être prolonge axialement et comprendre d'autres orifices d'entrée et organes de sortie. La figure 4 du dessin annexé représente encore une autre forme de réalisation de la présente invention sur laquelle les pièces ou passages équivalent aux pièces et passages de la figure 1 sont repérés par les mêmes références. Cette forme de réalisation comprend éventuellement quatre plaques planes 25, 26, 27 et 28 placées l'une au-dessus de l'autre. La plaque supérieure 25 comprend un orifice d'en- trée 1 formé par un trou 29 débouchant dans le milieu de la rainure 30 creusée dans la surface inférieure de la plaque 25. Deux trous 31 sont ménagés dans la plaque 26 et sont alignés avec les extrémités de la rainure 30; la rainure 30 et les trous 31 constituant des passages équivalents aux passages 6 de la forme de réalisation de la figure 1. Chaque trou 31 débouche dans le milieu d'une des deux rainures 32 creusées dans la face inférieure de la plaque 26. Quatre trous 33 sont ménagés dans la plaque 27, chacun de ces trous étant aligné avec une extrémité d'une rainure 32, les passages définis par les rainures 32 et les trous 33 étant équivalents aux passages 7 de la forme de réalisation de la figure 1. Chaque trou 33 débouche dans le milieu d'une des quatre rainures 34 creusées dans la face inférieure de la plaque 27, les extrémités des rainures 34 étant alignées avec les huit trous de sortie 35 ménagés dans la plaque. Cette réalisation par couches de la filière atteint le même objet que les réalisations des figures 1 et 2, les divers trajets à travers la filière ayant tous la même longueur. Cependant, la fabrication de cette dernière forme de réalisation est particulièrement simple, les plaques étant collées ensemble ou fixées les unes aux autres par serrage.Des tiges file tées et des raccords (non représentés) peuvent être incorporés pour permettre une mise en place précise des plaques lune au-dessus de l'autre et s'il est nécessaire de faire varier le nombre d'organes de sortie par orifice d'entrée on peut ajouter des plaques de configuration appropriée ou en retirer. L'étanchéisation entre les plaques ne présente aucune difficulté car l'aire de la section transversale des plaques soumise à une pression tendant à les séparer est très petite. Pour se trouver dans les conditions nécessaires à l'extrusion des polymères, les filières décrites cidessus sont chauffées en service par des éléments chauffants à fluide (liquide ou gaz). En variante ou peut utiliser des éléments électriques. On se heurte à des difficultés avec la filière de la figure 1, étant donné ses dimensions relativement grandes, pour maintenir la température choisie le long des divers trajets existants de la matière à extruder. Toutefois, cette difficulté n'existe pas avec la forme de réalisation des figures 2 et 3, étant donné que cette filière est un ensemble compact et par conséquent qu'il est relativement facile à maintenir à une température à peu près constante. La présente invention conduit par conséquent à la réalisation d'une filière d'extrudeuse qui comporte des trajets d'extrusion de même longueur pour un produit qui oblige à faire circuler un polymère, à partir d'un seul orifice d'entrée étroit, sur une aire relativement grande, produit tel qu'une pellicule, des filaments, de la mousse, des stratifiés, une feuille ou une plaque de matière plastique. #EVEND ICAT IONS 1.- Distributeur pour extrudeuse caractérisé en ce qu'il comprend au moins un orifice d'entrée (1) et-un nombre pair " n" d'organes (35, 3) de sortie, reliés à chaque orifice (1), les passages (6,7,8,12,13,14,15,16,17, 18,19,20,21,22,23) faisant communiquer chaque orifice (1) et les organes de sortie (35, 3) qui lui sont raccordés étant fractionnés ( n-l) fois en deux parties de façon à créer des trajets de même longueur entre chaque orifice d'entrée (1) et les organes de sortie (35, 3) communiquant avec lui. 2.- Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a à peu près la forme d'un parallélépipède rectangle avec un orifice d'entrée (1) sur une face latérale -(2) et "n" organes de sortie ménagés dans la face latérale opposée (4), ce distributeur étant formé par deux moitiés planes, les trajets (6,7,8) de même longueur entre l'orifice d'entrée (1) et les organes de sortie (3) étant creusés dans les surfaces en contact des deux moitiés complémentaires. 3.- Distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte huit organes de sortie (3) et un orifice d'entrée (1), le passage (5) conduisant de 11 orifice (1) étant subdivise en deux branches (6) dont chacune est subdivisée en deux autres branches (7), chacune des branches (7) étant subdivisée en deux branches (8) de sortie, raccordées chacune à un organe de sortie (3). 4.- Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre (9) assujetti à l'intérieur d'une cavité complémentaire (10) dans un corps (11), un orifice d'entrée (1) étant ménagé dans ce corps et conduisant à ladite cavité (10) et "n " organes de sortie (3) partant de cette cavité, des passages d'interconnexion entre l'orifice d'entrée (1) et les organes de sortie (3) formés par des rainures superficielles (12,15,16,19,20,21,22) ainsi que des trous (13,14,17,18), ces trous traversant le cylindre (9) et interconnectant lesdites rainures (12,15,16,19,20,21,22). 5.- Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites rainures (12,l5,l6,l9,20,2l,22) sont creusées dans la surface du cylindre (9) et en ce que chacun desdits trous (13,14,17,18) part du milieu d'une rainure (12,15,16,19,20,21,22) pour aboutir à une extrémité d'une autre rainure. 6.- Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites rainures (12,15,16,19,20,21,22) sont creusées dans la surface de la cavité (10) du corps (11) et en ce que chacun des trous (13,14,17,18) relie le milieu d'une rainure (12,15,16,19,20,21,22) à une extrémité d'une autre rainure. 7.- Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs plaques planes (25,26,27, 28) superposées, à savoir une plaque (25) extérieure avec un trou d'entrée (29) qui la traverse et une autre plaque (28) extérieure comportant " n" organes de sortie (35) la traversant, le trou d'entrée (29) ménagé dans ladite plaque (25) extérieure aboutissant au milieu d'une rainure (30) creusée dans la surface de la plaque (25) la plus proche de l'autre plaque (28) extérieure, au moins une plaque (26,27) intermédiaire dans laquelle sont ménagés des trous (31,33) et des rainures (32,34) définissant des passages entre l'orifice d'entrée (29) et les organes de sortie (35), chaque trou (31,33) communiquant avec la région médiane d'une rainure (32, 34) et une extrémité d'une autre rainure. 8.- Distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des éléments (24) de chauffage sont incorporés pour maintenir une température à peu près constante sur toute la longueur des trajets à travers le distributeur.