Brevet FR2491820A1 — publié le 19820416

On sait fabriquer des produits expansés ou mousses à partir de masses de matières thermoplastiques en opérant par extrusion de telle façon que la masse de matière plastique soit fondue dans une extrudeuse à vis sans fin. On injecte alors dans la masse de matière plas- tique fondue l'agent d'expansion ou agent moussant sous forme liquide. Dans le domaine spécialisé, ce mode opéra- toire est appelé "procédé d'expansion directe". L'agent d'expansion liquide qui est injecté directement dans la masse de matière plastique fondue doit être soumis, dans l'extrudeuse à vis sans fin, à un bras- sage en vue de former un mélange homogène de matière plas- tique et d'agent d'expansion. Pour éviter une formation de mousse dans l'extrudeuse et une température de sortie trop élevée de la masse de matière plastique, il faut maintenir cette masse de matière plastique fondue sous pression et simultanément la refroidir. Le mélange fondu est éjecté et il se transforme en mousse après l'éjection. Pour obtenir une bonne incorporation au mélange de l'agent d'expansion et un refroidissement uniforme de la masse de matière plas- tique, on a prévu jusqu'à maintenant dans l'extrudeuse à vis sans fin une étape relativement longue de mélange et de refroidissement. Il en résulte que les extrudeuses à vis sans fin connues servant à la fabrication de mousses à partir de masses de matières thermoplastiques par le pro- cédé d'expansion directe sont relativement longues. L'invention a en conséquence pour but de fournir un dispositif de mélange et de refroidissement pour assurer un mélange homogène de l'agent d'expansion et un refroidis- sement simultané de la masse de matière plastique, ce dis- positif permettant de raccourcir l'extrudeuse à vis sans fin. Le problème est résolu, conformément à la pré- sente invention, grAce au fait que l'extrudeuse à vis sans fin comporte, en aval de la zone de fusion, un dispositif de retenue qui est contourné par un dispositif mélangeur statique placé à l'extérieur de l'extrudeuse à vis sans fin. A l'aide du dispositif mélangeur statique comman- dé comme un by-pass, l'agent d'expansion injecté dans la masse de matière plastique est mélangé de façon homogène. On conna t des dispositifs mélangeurs statiques et ils sont disponibles dans le commerce. L'agencement du dispositif O mélangeur statique séparé dans un by-pass contournant le dispositif de retenue dans l'extrudeuse à vis sans fin per- met un raccourcissement important de l'extrudeuse, car cette machine ne doit elle-même comporter sur sa longueur aucun dispositif spécial de mélange et de refroidissement et elle ne nécessite qu'une zone d'éjection refroidie relativement courte. Le dispositif mélangeur statique agit comme un échangeur de chaleur sur le mélange fondu. Conformément à un mode avantageux de réalisation de l'invention, le dispositif mélangeur statique est asso- cié à une pompe à engrenages. Par l'intermédiaire de cette pompe à engrenages, il est possible d'obtenir une augmen- tation de pression dans le mélange de matière fondue pas- sant dans le dispositif mélangeur statique. Cela peut être avantageux dans des cas déterminés pour compenser une réduction de pression provoquée par le dispositif mélangeur statique ou bien pour augmenter la pression dans le mélange de matière fondue. On évite une formation prématurée de mousse dans le bain de matière plastique à expanser. Conformément à un autre mode avantageux de réali- sation de l'invention, l'extrudeuse à vis sans fin comporte plusieurs dispositifs de retenue qui sont contournés par des dispositifs mélangeurs statiques placés à l'extérieur de l'extrudeuse à vis sans fin. Cette répétition de l'agen- cement conforme à l'invention permet d'obtenir avantageu- sement une augmentation du temps de séjour du mélange de matière fondue dans l'extrudeuse à vis sans fin. Une aug- mentation du temps de séjour signifie cependant simultané- ment un meilleur mélange de l'agent de propulsion et une répartition uniforme de température dans le mélange de matière fondue et il en résulte une structure cellulaire uniforme dans la mousse extrudée. L'invention permet l'extrusion d'une mousse de matière plastique de très haute qualité en ce qui concerne la structure cellulaire uniforme, l'extrudeuse à vis sans fin utilisée étant bien plus courte que dans les réalisa- tions connues. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est une représentation schématique d'une extrudeuse à vis sans fin comportant un-dispositif mélangeur statique qui contourne un dispositif de retenue, 20. La Figure 2 représente le dispositif mélangeur statique en liaison avec une pompe à engrenages, et a La Figure 3 représente un mode de réalisation comportant deux dispositifs de retenue. L'extrudeuse à vis sans fin représentée sur la Figure 1 comporte un cylindre 3 dans lequel est logée une vis sans fin d'extrusion 4. Par l'intermédiaire d'un en- tonnoir de remplissage 5, l'extrudeuse à vis sans fin reçoit la masse de matière plastique à fondre, par exempl du polystyrène sous la forme d'un granulat contenant des additions de formateurs de pores. La vis sans fin d'extru- sion 4 entraînée en rotation agit d'une manière connue sur la masse de matière plastique introduite pour assurer son refoulement et sa fusion. Dans la zone de fusion 6, la masse de matière est plastifiée. A l'extrémité de la zone de fusion 6, un agent d'expansion sous forme liquide est injecté de façon dosée sous une pression élevée, par l'intermédiaire d'un orifice d'injection 7, dans la massede matièremlastiouefondue.ih considérant la direction de refoule- ment, il est prévu en arrière de la zone d'injection 7 un anneau de retenue 8 placé sur la vis sans fin d'extrusion 4 et assurant l'obturation du trou de cylindre. En avant de l'anneau de retenue 8, il est prévu un orifice de sor- tie 9 et en arrière dudit anneau 8, il est prévu un ori- fice d'introduction 11, ces orifices étant reliés par l'intermédiaire de tuyaux 12 et 13 respectivement à une entrée et à une sortie d'un mélangeur statique refroidis- sable 14. A la suite de l'anneau de retenue 8, il est prévu une zone de refroidissement et déjection 15. A l'ex- trémité de l'extrudeuse à vis sans fin, il est prévu un orifice d'extrusion 16 de forme annulaire au travers du- quel la masse de matière plastique fondoe contenant l'a- gent d'expansion est expulsée. En arrière de cet orifice d'extrusion 16, la masse de polystyrène subit une expan- sion en se transformant en une mousse présentant une structure cellulaire régulière. A l'aide de dispositifs de soufflage de type connu, on transforme le tuyau souple en matière expansée 17 ainsi obtenue enintuyau souple en feuille. La masse de matière plastique fondue contenant l'agent d'expansion injecté est refoulée, sous l'action de la vis sans.fin 4, par l'intermédiaire du tuyau 12 dans le dispositif mélangeur statique refroidi 14. Lors de son passage dans ce dispositif mélangeur statique 14, la masse de matière plastique est constamment foulée et laminée de sorte que l'agent d'expansion est mélangé de façon homogène à la masse de matière plastique et la masse ainsi obtenue sort, dans une condition uniformément refroidie, dudit mélangeur statique 140 Ce mélange est réintroduit par l'intermédiaire du tuyau 15 dans l'extrudeuse à vis sans fin en arrière de l'anneau de retenue 8. Le tronçon sui- vant de la vis sans fin 15 assure le mélange et le refroi- dissement de la masse de matière plastique et établit la pression nécessaire à l'extrusion. Sur la Figure 2, on a représenté une variante du dispositif mélangeur statique. Les tuyaux 112, 113 assurant respectivement l'admission et la décharge sont respective- ment reliés à des mélangeurs statiques refroidis 114, 114' qui sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une pompe à engrenages 18. La pompe à engrenages 18 sert à assurer le refoulement et l'augmentation de pression de la masse de matière plastique pendant son passage dans le mélangeur statique 114'. Sur la Figure 3, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif d'extrusion. L'extrudeuse à vis sans fin comporte deux anneaux de retenue 208, 208' qui sont placés axialement l'un derrière l'autre et qui sont respectivement contournés par un dispositif mélangeur sta- tique refroidi 214, 214'. L'agent d'expansion liquide est injecté sous une pression élevée et de façon dosée dans la masse de matière plastique fondue de façon à parvenir par l'intermédiaire d'un orifice d'injection 207 dans le premier tuyau de sortie 212 et dans le premier dispositif mélangeur statique 214. Le double franchissement d'un dispositif mé- langeur statique permet d'allonger le temps de séjour de la masse de matière plastique fondue dans le dispositif d'extrusion. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'extrusion pour la fabrication d'une matière thermoplastique expansée, notamment de feuilles formées par soufflage d'une mousse de polystyrène, comportant une extrudeuse à vis sans fin pour assurer la fusion de la matière plastique et son mélange avec un agent d'expansion injecté, caractérisé en ce que l'extrudeuse à vis sans fin (3, 4) comporte, en aval de la zone de fusion (6), un dispositif de retenue (8) qui est contourné par un dispositif mélangeur statique (14) placé à l'extérieur de l'extrudeuse à vis sans fin (3, 4). 2/ Dispositif d'extrusion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif mélangeur statique (114, 114') est associé à une pompe à engrenages (18). 3/ Dispositif d'extrusion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrudeuse à vis sans fin com- porte plusieurs dispositifs de retenue (208, 208') qui sont placés axialement l'un derrière l'autre et qui sont contour- nés par des dispositifs mélangeurs statiques (214, 214') situés à l'extérieur de l'extrudeuse à vis sans fin.