Brevet FR2459124A1 — publié le 19810109

Par la demande de brevet mise à l'inspec- tion publique en République Fédérale d'Allemagne sous le numéro 1 554 896, on connaUt une extrudeuse à deux étages pour des masses plastiques sous forme de pou- dre qui est constituée d'un transporteur à vis ver- tical et d'un transporteur à vis horizontal. Ces deux transporteurs à vis communiquent l'un à la suite de l'autre suivant la direction de travail. La communi- cation de ces zones de travail des transporteurs à vis, décalées l'une par rapport à l'autre,a lieu en leur endroit de croisement o elles sont tangentes. On charge la masse à mouler pulvérulente dans le transporteur à vis vertical. Grâce à la vis de transport tournant dans son fourreau vertical, la masse à mouler est déplacée vers le bas. La masse à mouler est ainsi préplastifiée par action de la pres- sion et de la chaleur. A la fin de la zone de travail la masse à mouler préplastifiée passe par un passage de mise en communication dans le transporteur à vis horizontal. La vis transporteuse du transporteur ho- rizontal est destinée à comprimer et à extruder la mas- se à mouler plastifiée. Pour réaliser des conditions de travail dif- férentes pour des masses à mouler de types différents, l'extrémité de la vis transporteuse verticale présente un épaulement conique qui coopère avec une partie éga- lement conique du fourreau du transporteur à vis. Il se crée ainsi un endroit d'étranglement par lequel on peut régler le passage de la masse à mouler du premier étage de transformation au second. La masse à mouler est amenée à cette extru- deuse connue par une trémie de chargement remplie,de sorte que l'extrudeuse travaille alors que les filets des vis sont remplis. Cela signifie qu'en raison du remplissage des filets de vis, l'énergie de cisaillement obtenu est toujours très élevée. Mais, pour éviter un échauffement inadmissible de la masse fondue, il est nécessaire de ne pas utiliser la vitesse de rota- tion possible maximale de la vis, mais de se limiter à une vitesse de rotation relativement faible. Il n'est donc pas possible avec cette extrudeuse connue de satisfaire aixdébits élevés qui sont exigés au- jourd'hui, tout en obtenant une plastification et une homogénéisation suffisantes du produit fini. En par- ticulier,des masses moulées ayant des additifs très difficiles à dispersercomme des pigments, donnent des produits finaux qui n'ont pas une qualité suffi- sante. L'invention vise une extrudeuse à deux éta- ges de masses à mouler thermoplastiques, notamment de masses plastiques sous forme de poudre, comprenant deux étages d'extrusion entrainables séparément,dispo- sés perpendiculairement l'un à l'autre, l'un vertical et le second horizontal, dont les zones de travail,qui sont décalées l'une par rapport à l'autre,sont tan- gentes à l'endroit o elles se croisent et communiquent entre elles par un passage de mise en communication, grâce à laquelle.on peut obtenir des produits finaux de qualité suffisamment bonne, tout en ayant un débit élevé. Suivant l'invention, l'organe rotatif de plastification de l'étage vertical présente entre des tronçons à vis transporteuses des disques de malaxage décalés les uns par rapport aux autres, des broches cylindriques font saillie dans la zone de travail de l'étage vertical et l'organe vertical de plastification est monté à rotation par l'extrémité supérieure. La présence de disques de malaxage donne des chambres de mélange vides dans lesquelles on peut ob- teniret en coopération avec les broches cylindriques, un mélange plus important et un apport d'énergie de cisaillement plus grand, même quand les filets de vis sont partiellement emplis. La masse à mouler à transformer est arrachée et déstratifiée en permanence. Même des pigments colorants difficiles à disperser sont répar- tis d'une manière sûre et sont mélangés uniformément dans la masse à mouler thermoplastique. Comme il est possible par l'agencement suivant l'invention de l'é- tage vertical, d'apporter à la masse à mouler à trans- former une énergie de cisaillement élevée, même lorsque les filets des vis sont partiellement emplis, on peut faire tourner l'extrudeuse à des vitesses de rotation très élevées et donc obtenir des débits élevés. Il est connu d'utiliser des disques de mala- xage dans des extrudeuses à double vis. La fonction des disques de malaxage est d'amener la masse à mouler dans un coin. La masse à mouler s'écoulant dans l'in- tervalle de cisaillement est soumise à un effet de ci- saillement. Comme les disques de malaxage ont une lar- geur finie, la masse fondue s'écoule des deux côtés des disques de malaxage suivant la direction axiale. Plusieurs disques de malaxage sont toujours disposés axialement l'un derrière l'autre avec un décalage an- gulaire l'un par rapport à l'autrede manière à ce que,des deux côtés de chaque disque de malaxage,de la masse fondue puisse s'écouler dans des canaux voisins. Cela donne un mélange remarquable de canal à canal. Suivant l'agencement en décalé des disques de mala- xage, on obtient par la rotation de ceux-ci un effet de transport axial positif ou négatif. L'effet avantageux des broches cylindriques suivant l'invention tient en ce que la masse à mouler précomprimée est empêchée d'être entraînée par l'organe de plastification, de sorte que l'effet de cisaillement et de transport des disques de malaxage ou des tron- çons de vis de transport peut être efficace. Le fait de supporter par le haut l'organe de plastification vertical permet de lui donner des vites- ses de rotation élevées. On peut ainsi éviter tout heurt avec la paroi intérieure du fourreau et diminuer l'usure. En outre le tourillon supérieur du palier de l'organe de plastification peut être utilisé comme logement de dispositif d'agitation ou de précompres- sion dans la-trémie de chargement. Lorsque les broches cylindriques font sail- lie dans l'alésage du fourreau vertical, il est possi- ble de modifier l'écartement des extrémités des broches par rapport au pourtour de l'anneau exempt de vis en regard de chaque broche ou du disque circulaire entre les disques de malaxage. Suivant les propriétés de la matière de la masse à mouler à transformer, on écarte plus ou moins les broches cylindriques. Lorsque l'organe vertical de plastification présente à l'endroit du croisement des étages des dis- ques de malaxage qui sont disposés décalés les uns par rapport aux autres dans la direction opposée au trans- port, le transfert de la masse à mouler plastifiée est facilité et on empêche une traversée des particules en direction du palier axial inférieur. Lorsqu'il est prévu un étranglement réglable en amont du passage de communication à l'endroit du croisement des deux étages et lorsque l'organe vertical de plastification est entouré à l'endroit de croisement des deux étages par une douille cylindrique qui peut tourner et qui présente une ouverture de traversée, il est possible de se rendre maître de la pression appli- quée à la masse et donc de la durée de séjour de celle- ci, de l'intensité du cisaillement et de la température de la masse. L'ouverture de traversée de la douille cylindrique est mise plus ou moins en coïncidence avec le passage de communication à l'endroit du croisement des deux étages, ce qui permet d'influencer la pression dans l'étage vertical. La section droite de passage de la masse à mouler pénétrant dans l'étage horizontal est ainsi modifiée. De préférence,l'ouverture de traversée de la douille cylindrique peut être mise en coïncidence avec une sortie secondaire de l'étage vertical menant à l'air libre. Grâce à cela, on peut utiliser la douille cylindrique commandant la pression de travail dans le premier étage en même temps comme soupape de démarrage. Au démarrageele passage ménagé dans la douille cylindrique est mis en coïncidence avec la sortie secondaire à l'endroit du croisement. La mas- se à mouler transportée sort à l'air libre par la sortie secondaire. Quand la masse à mouler qui sort est suffisamment plastifiée, on tourne la douille cy- lindrique et l'on met le passage de la douille cy- lindrique en coïncidence avec le passage de communica- tion des deux étages. A la sortie de l'extrudeuse il sort alors une masse à mouler uniforme entièrement plastifiée qui peut être envoyée à des équipements de transformation en aval. Grâce à l'inventionil est possible de transformer des masses à mouler sous forme de poudre ou de granulés,notamment les matières plastiques,en des stades distincts en ayant des débits élevés. Dans le premier étage vertical fonctionnant à des vitesses de rotation élevées, on envoie la matière brute, on la comprime, on la transporte et on la fond et on l'ho- mogénéise en lui appliquant l'énergie de cisaillement. Dans l'étage horizontal on modère la température de la masse à mouler, on termine l'homogénéisation et on la fait sortir. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple La figure 1 est un schéma d'une extrudeuse à deux étages ayant un étage vertical et un étage horizontal. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, et La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. L'extrudeuse a, comme premier étage, un étage 4 vertical. Perpendiculairement à l'étage 4 vertical et décalé par rapport à celui-ci est prévu un étage 5 horizontal. Les deux étages d'extrusion sont tangents en leur endroit 6 de croisement. L'étage 4 vertical est disposé sur une enveloppe 7 dans laquelle sont placés le moteur et le train d'engrenages pour entraîner l'organe 8 tour- nant de plastification et pour en recevoir aussi les pa- liers. L'étage 5 horizontal est porté par l'intermé- diaire d'un support 9 par un socle 10 et l'extrémité opposée à l'extrémité 11 de sortie est entraînée par un dispositif 12 d'entraînement. L'extrémité supérieure de l'étage 4 verti- cal présente une trémie 13 de passage pour la masse à mouler sous forme de poudre. Cette masse à mouler est chargée de manière dosée à la trémie 13 par l'inter- médiaire d'une vis 20 doseuse à partir d'un réservoir 30. L'organe 8 de plastification qui peut tour- ner dans l'alésage 14 du fourreau de l'étage 4 présente 30. des tronçons 15 à 19 de vis transporteuses entre les- quels sont interposés des disques 21 de malaxage ayant la forme de triangles, d'ellipses ou d'ovales. Les disques 21 sont décalés l'un par rapport à l'autre pour obtenir un transport de la masse à mouler suivant la direction de transport ou suivant la direction opposée. Des broches 23 cylindriques qui viennent dans des évi- dements 24 en forme de rainures de la tige de la vis ou qui viennent en saillie de disques 40 circulaires de diamètre approprié, traversent le fourreau 22 cylin- drique de l'étage 4 vertical. Chaque disque 40 cir- culaire est intercalé entre deux disques 21 de malaxage. La masse à mouler poussée axialement par les disques 21 de malaxage peut s'appuyer ainsi sur les broches cylin- driques et est ainsi empêchée d'être entratnée en ro- tation par l'organe 8 de plastification. L'extrémité supérieure de l'organe 8 ver- tical de plastification présente un tourillon 41 tra- versant au centre la trémie 13 de remplissage. Ce tourillon 41 est engagé dans un palier 42 radial dis- posé dans un couvercle 43 de la trémie 13. L'extré- mité inférieure de l'organe de plastification présente un filetage 25 à filet fin de transport en sens in- verse auquel est accouplé l'arbre 26 d'entraînement. Le fourreau 22 est posé sur un bloc 27,qui entoure le tronçon inférieur de l'organe 8 de plastification. L'alésage 28, coïncidant avec l'alésage 14, du bloc 27, est agrandi et contient une douille 29 cylindrique adaptée et pouvant tourner,dont le diamètre intérieur correspond à celui du fourreau 22 cylindrique. A l'extrémité de la douille 29 qui sort du bloc 27 est soudé un collet attaqué par un bras 32 de levier ou par un dispositif destiné à faire tourner la douille 29. Celle-ci est interrompue et présente donc une ouverture 33 de passage. C'est par celle-ci que la masse à mouler préplastifiée par l'étage 4 vertical peut passer par l'intermédiaire d'un passage 34 de mise en communication dans l'étage 5 horizontal. Dans l'alé- sage 35 du fourreau de l'étage 5 horizontal est montée rotative une vis 36 transporteuse. A l'endroit du croisement des deux étages 4 et 5 le fourreau de l'éta- ge 5 horizontal présente une ouverture 37 de dégazage qui peut être mise en communication avec l'atmosphère ou avec une pompe à vide. A l'extrémité 11 de sortie de l'étage 5 horizontal est raccordée une tête 38 d'extrusion. A l'opposé du passage 34 de mise en commu- nication,à l'endroit du croisement des deux étages 4 et 5 est disposée une sortie 39 secondaire menant à l'air libre. Comme il ressort des figures 2 et 3, la sortie 39 secondaire est recouverte en l'état repré- senté par la douille 29. Le passage 34 est rendu li- bre pour la plus grande partie par l'ouverture 33 de la douille 29. L'installation décrite fonctionne de la manière suivante: On charge la masse plastique à travailler sous forme-de poudre,de produits broyés ou de granulés dans la trémie 13. La masse à mouler est prise par le premier tronçon 15 transporteur à vis de l'organe 8 de plastification et est amenée aux pièces 16 à 19, 21 et 23 suivantes de cisaillement et de mélange. Les disques 21 de malaxage forment avec la paroi du four- reau des chambres se rétrécissant en forme de coin alternativement, en présentant des intervalles étroits de cisaillement et des chambres de détente pour la masse à mouler. Les broches 23 cylindriques faisant saillie dans l'alésage 14 du fourreau déchirent les particules de matières et les ildts de matières et donnent un tourbillonnement et encore un meilleur mé- lange de la masse à mouler ainsi que des additifs qui ont été ajoutés le cas échéant. Le dernier tronçon 19 du transporteur à vis donne une pression de trans- port qui pousse la masse à mouler alors déjà plasti- fiée dans l'étage 5 horizontal. Dans la zone de pas- sage de l'ouverture 33, les disques 21 de malaxage transportent la masse à mouler suivant la direction opposée. Dans l'étage 5 horizontal, la masse à mou- ler est dégazée et est transportée en direction de l'extrémité 11 de sortie. On obtient ainsi encore une homogénéisation et une égalisation des températu- res de la masse à mouler. Celle-ci est extrudée sous pression par la tête 38 d'extrusion. *, REVENDICATIONS 1) Extrudeuse à deux étages,de masses à mouler thermoplastique, notamment de massesplastiquessous for- !- ?me de poudre, comprenant deux étages d'extrusionen- ii 5 trainables séparément,disposés perpendiculairement 1 'un à l'autre, l'un vertical et le second horizontal, dont les zones de travail,qui sont décalées l'une par rap- port à l'autre,sont tangentes à l'endroit o elles se croisent et communiquent entre elles par un passage de mise en communication, caractérisée en ce que l'or- gane (8) rotatif de plastification de l'étage (4) ver- tical présente entre des tronçons (16 à 19)-à vis transporteuses des disques (21) de malaxage décalés les uns par rapport aux autres, des broches (23) cy- lindriques font saillie dans la zone (14) de travail de l'étage (4). vertical et l'organe (8) vertical de plastification est monté à rotation par l'extrémité (41) supérieure. 2) Extrudeuse suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que les broches (23) cylindriques fai- sant saillie dans l'alésage (14) du fourreau (22) ver- tical sont réglables. 3) Extrudeuse suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que l'organe (8) vertical de plasti- fication présente à l'endroit du croisement des étages (4 et 5) des disques (21) de malaxage qui sont disposés décalés les uns par rapport aux autres dans la direc- tion opposée au transport. 4) Extrudeuse suivant la revendication 1, com- prenant un dispositif réglable d'étranglement en avant du passage de mise en communication à l'endroit du croisement des deux étages, caractérisée en ce que l'organe (8) vertical de plastification est entouré,à l'endroit (6) de croisement des deux étages (4 et 5) par une douille (29) cylindrique qui peut tourner et qui présente une ouverture (33) de traversée. ) Extrudeuse suivant la revendication 4, ca- ractérisée en ce que l'ouverture (33) de traversée de la douille (29) cylindrique peut être mise en coinci- dence avec une sortie (39) secondaire de l'étage (4) vertical menant à l'air libre.