Brevet FR2532582A1 — publié le 19840309

Outillage rotatif de soufflage de films avec une-alimen- tation centrale en matière fondue et un refroidissement interne du film ". L'invention concerne un outillage rotatif de souf- flage de films, avec une arrivée centrale de la matière fondue et un refroidissement interne du film, outillage constitué d'un répartiteur fixe de la matière fondue comprenant des canaux d'écoulement s'étendant en forme d'étoile et avec une tête de buse tournante à fente annu- laire, comportant à l'intérieur des tubes, disposés axia- lement et-concentriques les uns aux autres, d'amenée et d'évacuation de l'air, et qui sont reliés à des tubes de liaison radiaux disposés dans le répartiteur fixe. On connaît déjà, par-le document DD PS 137 553, un outillage rotatif de soufflage de films avec une alimenta- tion centrale en matière fondue et un refroidissement interne du film Cet outillage de soufflage de film est constitué d'une pièce de raccordement par l'intermédiaire de laquelle la -matière fondue est amenée au centre d'un répartiteur Le répartiteur est fixe Dans ce répartiteur la matière plastique fondue est canalisée par l'intermé- diaire de canaux d'écoulement en forme d'étoile s'éten dant obliquement vers le haut, vers un anneau interné- diaire rotatif Cet anneau intermédiaire est relié à la tête de buse à fente annulaire de laquelle sort le tube flexible de film et il comporte un canal d'écoulement de forme annulaire circulaire interrompu par des barrettes de liaison. Les tubes d'amenée et d'évacuation pour l'air de refroidissement interne s'étendent dans la partie fixe de l'outil entre les perçages de répartition de la matière fondue disposés en forme d'étoile Ces perçages débouchent dans les tubes fixes disposés concentriquement dans le répartiteur de matière fondue, dans le mandrin et l'anneau intermédiaire de la tête de buse rotative à fente annulaire et prévus pour le transport de l'air de refroidissement à la matière fondue à refroidir ou bien pour l'évacuation de l'air de refroidissement réchauffé hors de la partie supérieure du dispositif de soufflage de tube Entre-la tête de buse rotative à fente annulaire et les tubes fixes et disposés concentriquement, pour l'amenée et l'évacuation de l'air de refroidissement, sont disposées des douilles à anneaux de glissement pour le guidage. L' anneau intermédiaire rotatif est étanché par rap- pôrt au répartiteur fixe de matière fondue, vers la sortie de la matière fondue, par un anneau d'étanchement Dans cette solution, 11 s'est avéré comme très désavantageux que l'étanchement entre l'anneau intermédiaire rotatif et le répartiteur fixe est très coûteux au point de vue construction et fabrication, du fait des perçages s'éten- dant obliquement Lorsque la dimension du diamètre de la buse à fente annulaire croit, cet étanchement devient toujours plus compliqué ou même n'est plus possible La raison en est qu'avec un diamètre de buse devenant plus important, la surface annulaire circulaire projetée des parties à étancher l'une par rapport à l'autre, croit. Mais, de ce fait, l'effort nécessaire conditionné par la pression de la matière plastique fondue pour étancher le répartiteur fixe par rapport à l'anneau intermédiaire rotatif, croit également L'élévation de l'effort d'appli- cation sous pression, entraine ensuite l'apparition d'efforts de frottement plus importants, et donc une puis- sance d'entraînement plus importante, un étanchement sa- tisfaisant n'étant alors plus garanti. Un autre inconvenient-de cette solution réside en ce que des traces d'écoulement apparaissent dans la matière plastique fondue du fait de la plaque perforée, ces traces n'étant pas complètement éliminées par le filetage d'effacement placé à la suite Ces manques d'homogénéité aboutissent à-des défauts de qualité pour le film en tube souple ainsi réalisé Avec cette solution, il n'est en-outre pas possibie de répartir uniformément sur la périphérie du film, les tourbillons d'a ir prenant naissance lors de l'alimentation en air du fait d'écarts de fabrication, et les écarts d'épaisseurs de film qui en résultent, car les tubes d'amenée d'-air et les lèvres de soufflage ne tournent pas avec la tête de buse à fente annulaire Sur le rouleau du film prennent naissance ce que l'on appelle les anneaux de piston, qui rendent beau- coup plus-difficile le traitement ultérieur du film. Dans le cas de deux autres outillages rotatifs de soufflage de film, qui sont techniquement à peu près identiques et qui sont décrits plus en détail dans le document DE-GM 7 412 102 ou bien dans le -document DE OS 2 509 024, le plan de séparation entre la partie rotative et la partie fixe de l'outillage est-placé immédiatement dans le canal central d'alimentation en matière fondue. L'avantage est que, du fait du diamètre réduit dans le plan de séparation, aucun problème notable d'étanchement pour la matière plastique fondue ne survient entre la. partie fixe et la partie rotative de l'outillage -La matière plastique fondue est alors régulièrement répartie par des perçages s'étendant en forme d'étoile qui se trou- vent dans la partie rotative de l'outillage et qui débou- chent respectivement dans une hélice du répartiteur à 2532-582 hélices L'-amenée d'air à l'intérieur de l'outillage s'effectue entre les perçages de répartition s'étendant en forme d'étoile dans la partie rotative de l'outillage. Il en résulte une rotation de L'ensemble de l'alimentation et de l'évacuation en air de refroidissement et une 'répar- tition optimale des tolérances d'épaisseur du film est obtenue par le rouleau du film Maiscette disposition de l'alimentation et de l'évacuation de l'air présente-l'in- convénient, qu'au raccordement des canaux fixes d'air sur l'outillage rota-tif, des anneaux de répartition d'air très importants, subdivisés, susceptibles de tourner-les uns par rapport aux autres, étanchés et disposés concentrique- ment à l'outillage, sont nécessaires, le coût de la fabri- cation étant alors très élevé du point de vue constructif, technologique et mécanique Cette solution est relative- ment sujette à des pannes en cours de fonctionnement, elle entraîne une dépense d'entretien élevée et se-tra- duit par un niveau de bruit relativement élevé. Cet inconvénient d'un étanchement complexe par l'alimentation et l'évacuation d'air n'inter-vient pas dans le cas d'un outillage de soufflage de films alimenté latéralement Une telle solution est décrite dans le document DE OS 2 508 930 L'alimentation et l'évacuation d'air de refroidissement s'effectuent centralement, grâce à quoi l'outillage occupe peu de place en largeur En outre, le diamètre pour le plan de séparation entre la partie fixe et la partie rotative de l'outillage peut être maintenu à une dimension réduite, grâce à quoi l'étanchement de ces parties l'une par rapport à l'autre ne pose pas de problème L'alimentation latérale en ma- tière fondue se trouve au-dessus des racco-rds pour l'ali-. mentation et l'évacuation d'air de refroidissement Il en résulte toutefois une hauteur de construction très importante pour l'ensemble de l'outillage de soufflage de films L'alimentation latérale en matière fondue présente en outre l'inconvénient que des manques d'homogénéité importants se produisent dans la matière plastique fondue. Ces manques d'homogénéité donnent lieu à des longueurs différentes des trajets d'écoulement, qui résultent de l'alimentation latérale de la déviation et de la réparti- tion de la matière plastique fondue sur la périphérie, et qui ont des effets très défavorables sur la qualité du film. Le but de l'invention est de réduire la dépense de réalisation du point de vue technique et économique, d'améliorer l'aptitude au fonctionnement, de simplifier la surveillance-et la maintenance et de garantir une bonne qualité du film- Le problème de l'invention, dans le cas d'un outillage rotatif de soufflage de films, avec- une alimentation centrale en matière fondue avec une ame- née et une évacuation d'air de refroidissement pour le refroidissement interne du film, est de réaliser la sur- face annulaire circulaire à étancher, entre la partie fixe et la partie rotative de l'outillage, sous des dimen- sions constantes et réduites, indépendamment du diamètre de la buse à fente annulaire, et de créer simultanément une liaison d'un fonctionnement sur et d'une construction simple, en ce qui concerne les tubes rotatifs d'alimenta- tion et d'évacuation d'air de refroidissement dans la tête de buse rotative à fente annulaire. Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce que la tête de buse tournante à fente annulaire est constituée par un mandrin et par un anneau externe, et est disposée sur le répartiteur fixe, tandis que dans le plan de séparation se trouve un canal annulaire qui est étanché radialement vers l'extérieur et vers l'inté- rieur par des anneaux d'étanchement Le canal central d'alimentation en matière fondue dans le répartiteur fixe est divisé à angle droit en perçages s'étendant radiale- ment en forme d'étoile, et qui, déviés de 90 , s'étendent parallèlement à l'axe pour déboucher ensuite dans le canal annulaire: A la périphérie du canal annulaire, sont disposés des perçages répartis régulièrement qui dé- bouchent après une nouvelle inflexion à 900, chacun dans une hélice d'un répartiteur à hélices Le mandrin est prévu dans le plan de séparation par une bride au réparti- teur fixe, sur laquelle est fixé l'anneau extérieur. Dans le mandrin de la tête de buse tournante à fente annulaire est placé, solidaire en rotation, un dis- positif d'amenée d'air auquel sont reliés, les uns aux autres directement, le tube d'alimentation d'air et le tronçon supérieur et central du tube d'évacuation d'air dirigé transversalement en trois tronçons par l'intermé- diaire d'un disque perforé. Le tube d'alimentation d'air est disposé mobile en rotation sur un disque de retenue, placé dans le réparti- teur fixe, le tronçon central du tube d'évacuation d'air est fixé sur le répartiteur fixe sous le tronçon inférieur du tube d'évacuation. Le tube d'évacuation d'air est de préférence divisé transversalement en deux parties Sur le tronçon central du tube d'évacuation d'air est placé relevable solidaire- ment, en prolongation, ce tronçon supérieur La liaison fixe entre les différentes parties reliées à rotation, comporte de préférence une jonction par broche en collage et retrait. L'invention va être exposée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-Joints dans lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale simpli- fiée d'un outillage de soufflage de films rotatifs ali- menté centralement et comportant un refroidissement in- terne du film, la figure 2 montre à plus grande échelle le détail X de la figure 1 concernant la liaison entre le tube d'alimentation et d'évacuation d'air et l'utilisation rotative de canalisations d'air. la figure 3 montre à plus grande échelle le détail Y de la figure 1 concernant les emplacements de liaison du répartiteur fixe et du tube fixe d'évacuation d'air avec les tubes d'amenée et d'évacuation d'air mobiles en rotation, la figure 4 est une vue partielle du disque per- foré vu dans la direction de la flèche Z de la figure 2. L'outil Iage rotatif de soufflage de films avec une alimentation centrale en matière fondue et un refroidisse- ment in'terne du film est constitué par le répartiteur stationnaire 1 et de la tête de buse rotative à fente annu- laire 20 avec le mandrin 16 et l'anneau externe 17, qui est munie d'un entraînement 14 pour engendrer le mouvement de rotation, ainsi que des tubes 10 ou 13 pour l'alimenta- tion et l'évacuation de l'air de refroidissement. La matière plastique fondue arrive de l'alimentation centrale 15 en matière fondue dans le répartiteur fixe 1; d'o elle-est répartie en écoulement individuel dans les perçages 2 s'étendant en forme d'étoile Les perçages 2 sont disposés -à angle droit par rapport à l'alimentation en matière fondue et s'étendent tout d'abord rectilie gnement puis sont ensuite déviés de 90 et s'étendent alors parallèlement à l'axe en débouchant dans le canal annulaire 5 Ce canal annulaire est disposé dans le plan de séparation entre le répartiteur fixe 1 et la tête de buse rotative à fente annulaire 20 Grâce aux anneaux d'étanchement 3 et 4 qui sont de préférence constitués d'un alliage de bronze, un étanchement satisfaisant est obtenu vers l'intérieur et vers l'extérieur entre le répar- titeur fixe 1 et la tête de buse rotative à fente annulai- re 20 Du canal annulaire 5 partent des perçages 6-régu- lièrement répartis sur la périphérie dans la tête de buse rotative à fente annulaire 20, ces perçages débouchant, après une nouvelle déviation de 90 vers l'extérieur, dans chacune des hélices du répartiteur à hélices 7 La matière plastique fondue est homogénéisée de façon inten- sive dans ce répartiteur par un écoulement axial et radial se superposant avant qu'elle sorte de l'outillage sous forme de tubes souples de films à l'orifice 8 de la buse. Le mandrin 16 est muni dans -le plan de séparation avec le répartiteur fixe 1 d'une collerette 19 sur laquelle est vissé l'anneau externe 17. L'air de-refroidissement pénètre par l'intermédiai- re des tubes 10 disposés radialement à la périphérie du repartiteur 1 dans une chambre de répartition d'air 24 revêtant la forme d'un alésage borgne et qui est en com- munication avec une chambre d'air correspondante 26 dans le mandrin 16 Concentriquement à ce perçage, un tube d'évacuation pour l'air de refroidissement réchauffé est disposé dans le répartiteur et dans le mandrin, tube grâce auquel l'air de refroidissement échauffé est aspiré hors de la partie supérieure du dispositif de soufflage de. films. Le tube d'évacuation d'air est transversalement divisé en deux parties et est constitué d'un tube d'éva-. cuation d'air 12 fixe disposé dans le répartiteur 1, et qui est relié avec les tubes 13 fixes disposés radiale- ment dans ce répartiteur 1 Sur le tube d'évacuation d'air 12, est fixé un disque de retenue 22 -don't le diamè- tre externe est inférieur à celui de l'alésage de la chambre de répartition d'air 24 (figure 3) Un second dis- que *de retenue 23 est fixé au-dessus du disque de retenue 22 contre la paroi de la chambre de répartition d'air 24. Sur le tube fixe d'évacuation d'air 12, est disposée, mobile en rotation, la partie 12 ' du tube d'évacuation d'air qui est entourée d'une isolation thermique 12 ". * Mais le tube d'évacuation d'air 12 ' peut également être disposé mobile en rotation sur le disque de retenue 22. Le perçage dans le disque de retenue 23 est supérieur au diamètre du tube d'évacuation d'air 12 ", 12 ", mais infé- rieur au diamètre externe du disque -de retenue 22. Sur le disque de retenue 23 est dispose, mobile en rotation, le tube d'alimentation en air 9 Il est relié à une garniture de canalisations d'air 27 disposée dans le mandrin 16 dont elle est solidaire La garniture de canalisations d'air-27 et le tube d'alimentation en air 9, sont en même temps rendus solidaires à leur emplacement de liaison par un disque perforé 21 qui, à son tour, est- rendu solidaire de la prolongation du tube d'évacuation d'air 12 "' enfilé à la presse sur le tube d'évacuation d'air 12 ' (figure 2) La jonction -rigide entre la garni- ture de canalisations d'air 27 avec le mandrin 16 et le tube d'alimentation en air 9, ainsi que le disque perforé 21 et le tube d'évacuation d'air 12 " et 12 "' peut, étant donné les efforts réduits à supporter, être réalisée sous la forme d'une liaison par broches et/ou par collage ou bien par retrait Sur le tube d'évacuation d'air 12 "'est placée, étant solidaire de ce tube, une garniture rigide d'orientation d'air 28 qui est adaptée au contour géomè- trique de la garniture de canalisation d'air 27 Entre l'alésage dans le mandrin et le tube d'alimentation en air 9, se trouve un espace creux 30 Jouant le rôle d'iso- lateur entre l'écoulement de la matière fondue dans le répartiteur à hélices 7 et l'écoulement de l'air de re- froidissement dans la chambre d'air 26 Entre le disque de retenue 23 et le tube mobile en rotation d'alimentation d'air 9, ainsi qu'entre le disque de retenue 22 et le tube d'évacuation d'air 12 ' se trouvent des joints d'étanchéité 31 et 32. Le mode de fonctionnement de l'outillage de souffla- ge de films conforme à l'invention est le suivant: A partir d'une extrude"se,-non représentée, la matière plastique fondue s'écoule par l'intermédiaire de l'alimentation en matière fondue 15 centralement vers les perçages 2 s'étendant en forme d'étoile et disposés radialement dans le répartiteur 1, et qui, après une déviation de 900 débouchent dans le canal annulaire 5. De là, la matière plastique fondue arrive par l'intermé- diaire des perçages 6 dans le répartiteur à hélices 7 ou une homogénéisation de l'écoulement de matière fondue s'effectue A l'orifice 8 de la buse, le tube souple de film sort de l'outillage. Grâce à l'entraînement 14, un mouvement de rotation est communiqué à l'anneau externe 17 et au mandrin 16. Dans le plan de séparation entre la tête de buse rotative à fente annulaire 20 et le répartiteur fixe 2, un étanche- ment satisfaisant contre une sortie de la matière fondue 1-5 vers l'intérieur et l'extérieur est obtenu par les anneaux d'étanchement 3 et 4. L'air alimenté par l'intermédiaire du tube 10 provo- que la formation d'un tube souple de film, qui est simul- tanément refroidi, à partir de la matière plastique fon- due sortant sous une forme annulaire circulaire Les tubes d'alimentation en air 10 disposés les uns en face des autres, débouchent dans la chambre d'air 24. Dans la chambre d'air 24 délimitée par les disques de retenue 22, 23, une pression d'accumulation est engen- drée provoquant une homogénéisation de l'écoulement d'air sur la totalité de la section transversale d'écoulement. Le courant d'air de refroidissement, qui s'écoule ensuite par l'intermédiaire de la fente annulaire 25 dans la chambre d'air 26, est approximativement laminaire. Les tubes d'alimentation et d'évacuation d'air dis- posée concentriquement 9, 12 ", 12 "' sont mis en rotation, grâce à la liaison rigide entre eux, par l'intermédiaire du disque perforé 21 et avec la tête de buse rotative à fente annulaire 20. Dans le plan de rotation formé par les disques de 2532582- Il retenue 22, 23 ou bien le tube d'évacuation d'air 12, le tube d'alimentation en air 9 et le tube d'évacuation d'air 12 ' sont étanchés par rapport au raccord fixe dans le répartiteur 1 par des joints d'étanchéité appropriés 31, 32 L'alimentation en air au dispositif de soufflage de films s'effectue sous forme annulaire circulaire à travers le disque perforé 21 et la fente annulaire existante en- tre les garnitures de canalisations d'air 27 et 28. Pour obtenir une perméabilité maximale à l'air, les trous ménagés sur le disque perforé 21 revêtent la forme de boutonnières 29 (figure 4). L'air échauffé par transmission de chaleur contre le film, est aspiré à partir de la partie supérieure du dispositif de soufflage de films par les tubes d'évacua- tion d'air 12 "' et 12 " qui tournent et il est évacué vers l'extérieur par l'intermédiaire des-tubes fixes d'évacua- tion d'air 12 et 13. Après un refroidissement approprié par 1 'échange d'air se poursuivant e N permanence à l'intérieur du dis- positif de soufflage,, et par un refroidissement externe supplémentaire par l'intermédiaire d'un anneau de refroi- dissement externe 18, le tube souple de film est posé à plat et développé L'air de refroidissement échauffé est évacué vers l'extérieur par l'intermédiaire du tube d'as- piration 12 et du -tube 10. Cette réalisation conforme à l'invention d'un outillage rotatif de soufflage de films permet un dimen- sionnement réduit et constant de l'étanchement dans le plan de séparation entre le répartiteur fixe 1 et la tête rotative de buse à fente annulaire 20 De ce fait, on obtient un étanchement satisfaisant et simple indépendant de la dimension du diamètre de la buse à fente annulaire. Selon les largeurs de films nécessaires, les perçages 6 -ou circule la matière fondue peuvent être prolongés aussi loin que l'on veut vers l'extérieur et se prolongent en- suite par un répartiteur à hélices 7 d'un diamètre appro- prié, sans que la dépense pour l'étanchement de la partie rotative par rapport à la partie fixe de l'outillage de soufflage de films, soit modifiée. D'autres avantages de cette solution résident en ce que la dépense de construction et de technique de fabri- cation pour la liaison d'accouplement entre les tubes fixes et rotatifs d'alimentation et d'évacuation d'air, est très réduite, tandis qu'un étanchement sûr est obtenu. Grâcè aux tubes d'alimentation et d'évacuation d'air tour- nant ensemble, les tourbillons d'air prenant naissance dans le système d'alimentation en air du fait des écarts de fabrication, et les tolérances qui en résultent sur l'épaisseur du film, peuvent se déplacer à la périphérie du tube sôuple Laconséquence en est que les fluctuations dans l'épaisseur du film sont uniformément réparties sur la périphérie du film et que l'on obtient ainsi un film convenable pour son traitement ultérieur La hauteur de construction de l'outillage de soufflage de films dans le cas d'une alimentation en matière fondue êt d'une alimen- tation ainsi que d'une évacuation en air, placées centra- lement dans la partie fixe, est très petite La dépense de réalisation sur le plan de la construction et de la -technologie est très réduite pour l'ensemble de l'outil- lage, et aucune maintenance particulière n'est nécessaire. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Outillage rotatif de soufflage de films avec une arrivée centrale de la matière en fusion et un refroi- dissement interne du film, outillage constitué d'un répar- titeur fixe avec de-s canaux d'écoulement s'étendant en forme d'étoile et avec une tête de buse tournante à fente annulaire, et qui sont étanchés l'un par rapport à l'autre et qui comportent à l'"intérieur des tubes dispo- sés axialement et concentriques les uns aux aitres pour l'amenée etl'évacuation de l'air, et qui sont reliés à des tubes de liaison radiaux disposés dans le réparti- teur fixe et placés-entre les, canaux d'écoulement s'éten- dant en forme d'étoile, outillage caractérisé en ce que -la tête de buse tournante à fente annulaire est constituée par un mandrin ( 16) et par un anneau externe'( 17) et est disposée sur le répartiteur fixe ( 1), tandis que dans le plan de séparation se trouve un canal annulaire ( 5) qui est étanché radialement vers l'extérieur et vers l'inté- rieur par des anneaux d'étanchement ( 3) et ( 4), et que le canal central d'alimentation en matière fon due ( 15) dans le répartiteur fixe ( 1) étant divisé à angle droit en perçages ( 2) s'étendant radialement en forme d'étoile, et qui, déviés de 90 , s'étendent parallèlement à l'axe pour déboucher ensuite dans le canal annulaire ( 5), à partir duquel dans le sens de l'écoulement des perçages ( 6) répartis sur la périphérie et déviés de 90 vers l'extérieur, aboutissent à chacune des hélices du répar- titeur à hélices ( 7), tandis que dan,s le mandrin ( 16) est di'sposee solidaire en rotation une garniture de canalisa- tions d'air ( 27) à laquelle sont reliés directement, le tube d'alimentation en air ( 9) et par l'intermédiaire d'un disque perforé ( 21) les tubes d'évacuation d'air ( 12 ', 12 ") solidaires en rotation l'un de l'autre, le tube d'alimentation en air ( 9) étant monté mobile en rotation sur un disque de retenue ( 23) disposé dans le répartiteur fixe ( 1) tandis que le tube d'évacuation d'air ( 12 ') est monté mobile en rotation sur le tube d'évacuation d'air ( 12) disposé à poste fixe sur le répartiteur fixe ( 1). ) Outillage rotatif de soufflage de films selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mandrin ( 16) est muni dans le plan de séparation vers le répartiteur fixe ( 1) dlune collerette ( 19) sur laquelle est fixé l'anneau externe ( 17). ) Outillage rotatif de soufflage de films selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube d'éva- cuation d'air est de préférence, divisé transversalement en deux parties, tandis que sur le tronçon central ( 12 ') mobile en rotation dans le guidage, une prolongation ( 12 "') est susceptible d'être relevable de façon solidaire, la liaison solidaire entre les différentes parties ainsi reliées en étant mobiles en rotation, consiste, de préfé- rence en une broche et/ou une liaison par collage et retrait. ) Outillage rotatif de soufflage de films selon la revendication 1, caractérisé en ce que les perçages dans le disque perforé ( 21) revêtent la forme de bouton- nières ( 29) décalées les unes par rapport aux autres.