Brevet FR2496546A1 — publié le 19820625

Extrudeuse pour la fabrication de tuyaux en matière plastique. L'invention se rapporte à une extrudeuse pour la fabrication de tuyaux en matière plastique et équivalents et comprenant un cylindre, une vis d'alimentation montée rotative à l'in- térieur du cylindre, un outil en forme de torpille disposé à l'extrémité extérieure de la vis d'alimentation et une matrice d'outil entourant l'outil en forme de torpille. Quand on fabrique divers produits plastiques tubulaires au moyen d'une extrudeuse, on utilise presque exclusivement une tête d'extrusion conforme à la figure 1 du dessin annexé. Dans l'extrudeuse, la matière plastique est fondue et homo- généisée par suite de l'effet conjoint de la chaleur introduite à travers la paroi cylindrique 1 et du cisaille- ment produit par la vis 2. La masse fondue est transmise à la tête d'extrusion 3 o elle est divisée en plusieurs flux séparés en fonction du nombre d'ailes 4' qui supportent le corps 4 de l'outil en forme de torpille sur le corps de la tête d'extrusion 3. Après les ailes 4' la masse est unifiée et forme le produit défini par les dimensions de l'outil 5 et de la matrice d'outil 6. Un tel outil traditionnel présente l'inconvénient que, lorsque la masse divisée par les ailes du corps en forme de torpille est réunie, une section de joint est obtenue, dont la rigidité est féquemment inférieure à celle du reste du produit. La production d'un joint solide exige un temps long et une pression et une température suffisamment élevées. Tous les facteurs ci-dessus réduisent le rythme de production et, fréquemment, rendent compliquée la construction de la tête d'extrusion. La microstructure des matières plastiques au niveau molécu- laire a un effet important sur les produits mécaniques à l'échelle macroscopique. Un paramètre de microstructure typique est l'orientation moléculaire, c'est-à-dire l'oria- tation uniforme des molécules polymères dans une certaine direction en relation avec les dimensions macroscopiques de la matière plastique. Une telle orientation peut être produite lorsque la matière plastique fondue s'écoule à vitesse élevée dans un canal étroit ou lorsque le produit est tiré, à l'état fondu, dans une certaine direction. Dans un procédé de fabrication traditionnel d'un tuyau, l'orientation est produite dans la direction longitudinale du tuyau pour les deux raisons ci-dessus. C'est pourquoi la solidité du tuyau est habituellement plus élevée dans la direction axiale que dans la direction radiale. Toutefois, lorsque sous pression, la contrainte à la paroi du tuyau est plus élevée dans la direction transversale que dans la direction longitudinale, il s'ensuit que l'épaisseur de paroi d'un tuyau doit être plus élevée qu'elle ne le devrait dans une situation optimum d'orientation. L'invention se propose d'éliminer les inconvénients ci-dessus impliqués dans la fabrication traditionnelle, aussi bien que, d'autre part, d'engendrer de nouvelles pos- sibilités pour l'optimisation des propriétés de solidité du produit en affectant la structure interne de la matière plastique. Suivant l'invention, le tuyau doit être orienté de manière que le degré et la direction d'orientation soient différents à différentes profondeurs dans la paroi du produit. Les -3- couches orientées fonctionnent ainsi à la manière de renforts et le produit a des propriétés mécaniques excellen- tes. En contrôlant l'orientation de manière appropriée, on réalise une situation dans laquelle le rapport des solidités dans des directions différentes correspond au rapport des contraintes produites par la charge, une épaisseur optimale et faible de paroi étant obtenue. Ainsi, sur la base des considérations ci-dessus, l'invention se propose de réaliser une tête d'extrusion pour une extrudeuse de matière plastique appropriée à la fabrication de produits tubulaires. En utilisant une telle tête d'extrusion a) le flux fondu de matière plastique n'a pas besoin d'être utilisé en parties à un stade quelconque dans les deux canaux de la tête d'extrusion, d'o il résulte que les portions de joints qui ont fréquemment un effet adverse sur la solidité du produit n'existent pas, et b) à la face interne du produit, une orientation moléculaire perpendiculaire à la direction du tirage est obtenue, d'o il résulte que la solidité du produit est augmentée. Ces résultats peuvent être obtenus au moyen d'une extrudeuse principalement caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille est constitué d'un prolongement de la vis d'alimen- tation. Au moyen de l'invention, on obtient des avantages considéra- bles. Ainsi, grâce à l'extrudeuse réalisée, une orientation variant de couche en couche peut être obtenue et, en même temps, une division de la matière plastique fondue dans les canaux de la tête d'extrusion peut être supprimée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après relative à des modes d'exécution donnés à titre -4- d'exemple, et du dessin annexé dans lequel la figure 2 est une vue latérale en coupe d'un premier mode d'exécution, la figure 3 est une vue latérale en coupe d'une tête d'extrusion conforme à un second mode d'exécu- tion. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la vis 11 de l'extrudeuse a été forée axialement de manière à être ouverte à l'intérieur sur toute sa longueur. L'outil en forme de torpille 12 est fixé à la vis 11 au moyen du palier 13 et le joint est scellée au moyen d'un contre-filetage 14. L'arbre 15 de l'outil 12 traverse -la vis et est, à l'autre extrémité, fixé à la boîte de vitesses 17-de l'extrudeuse au moyen d'un palier 16. Au moyen d'un moteur et de la boîte de vitesses 17 qui lui est reliée, l'outil 12 peut être amené en rotation dans un sens et à une vitesse désirés quelconques. Quand on fabrique un produit tubulaire au moyen de la tête d'extrusion représentée à la figure 2, il est clair en premier lieu que la masse plastique ne doit pas être divisée en flux séparés dans les canaux de la tête d'extrusion. D'autre part, suivant le frottement qui existe entre l'outil 12 et la masse et suivant la vitesse de rotation de la torpille, la partie intérieure du tuyau est entraînée dans un mouvement de rotation, à la suite duquel une orientée transversale est produite dans la partie intérieure, orientation qui est progressivement changée en une orientation longitudinale quand on s'approche de la surface extérieure de la paroi. Quand une direction et une quantité correctes sont recherchées pour l'orientation produite, les propriétés de solidité de la matière peuvent être utilisées d'une manière optimum et les propriété mécaniques désirées peuvent être réalisées avec une plus faible épaisseur de paroi, ce qui permet de réaliser des économies de matière -5- première. Au moyen du mode de réalisation de la figure 2, il également possible d'obtenir de nouvelles possibilités intéressantes pour des matières dont les propriétés de formation de joint sont très médiocres. Comme exemple de telles matières, on pourra mentionner le polyéthylène réticulé dont la capacité de formation de joint se détériore très rapidement lorsque le degré de réticulation augmente. Au moyen de la nouvelle construction, il est possible de permettre la réticulation partielle de la matière première à l'intérieur de l'extru- deuse et, néanmoins, d'obtenir un produit qui est utilisable en ce qui concerne sa solidité. Le mouvement de rotation de l'outil en forme de torpille 12, en conformité avec la figure 2, peut également être réalisé au moyen d'un outil traditionnel. Dans un tel cas, on fait passer l'outil en forme de torpille à travers un châssis et on le scelle au moyen d'un contre-filetage. Un second mode de réalisation possible, qui est plus simple et également plus restreint en ce qui concerne sa possibili- té d'emploi, est représenté à la figure 3. Dans ce mode d'exécution, l'outil en forme de torpille tourne en relation fixe avec la vis. Sans s'écarter de l'esprit de l'invention, on peut concevoir d'autres solutions que celles qui ont été illustrées. Ainsi, l'outil en forme de torpille peut être supporté au moyen d'un corps séparé muni d'un alésage pour le recevoir. Dans ce cas, le corps de l'outil en forme de torpille est, par exemple, de la manière traditionnelle, supporté par le corps de la tête d'extrusion au moyen d'ailes. -6- Revendications de brevet. - 1. Extrudeuse pour la fabrication de tuyaux en matière plastique et équivalents, comprenant un cylindre (18), une vis de rotation (11) montée rotative à l'intérieur du cylindre (18), un outil en forme de torpille (12) disposé à l'extrémité extérieure de la vis d'alimentation (11) et une matrice d'outil (15) entourant l'outil en forme de torpille (12), caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12) constitue un prolongement de la vis d'alimentation 2. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12) est fixé rigidement à l'extrémité extérieure de la vis d'alimen- tation (11), de manière à tourner en même temps qu'elle (fig. 3). 3. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12) est monté rotatif par rapport à la vis d'alimentation (11, au moyen d'un arbre (15) qui traverse axialement ladite vis d'alimentation. 4. Extrudeuse selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'arbre est couplé à une boite de vitesses (17) ou équivalent, au moyen de laquelle on peut le faire tourner dans un sens désiré et à une vitesse désirée quelconques indépendamment de la vitesse de rotation de la vis d'alimentation (11). 5. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil en forme de torpille (12) est supporté rotatif au moyen d'un châssis séparé muni d'un alé- sage pour ledit outil (12). 6. Extrudeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit châssis est, de la manière tra- ditionnelle, supporté sur le corps de la tête d'extrusion au moyen d'ailes.