Brevet FR2552013A1 — publié le 19850322

La présente invention concerne la fabrication de produits longs ajourés en matière thermoplastique, qu'ils soient plats ou tubulaires, et vise tout particulièrement, mais non exclusivement, la fabrication de grilles à brins entrecroisés telles qu'en utilise, notamment, l'industrie automobile. Selon un premier procédé connu de fabrication, ces grilles sont obtenues par tressage de fils préalablement filés. Selon une autre technique classique, plus courante, ces grilles sont obtenues par moulage, notamment par injection. Cette technique, quoique moins coûteuse que la précédente, présente cependant l'inconvénient d'être essentiellement discontinue. En outre, les moules qu'elle fait intervenir ne sont valables que pour un type de grille bien défini, tant du point de vue taille que du pzir;L de vue forme des mailles obtenues. De plus, l'obtention de railles tubulaires se révèle complexe puisqu'elle nécessite la mise en oeuvre de moules à tiroirs eou alors fait intervenir des opérations de soudage des bords d'une grille préalablement courbée. La présente invention vise à simplifier la fabrication de ces grilles et d'en réduire le coût grâce à la mise en oeuvre d'une technique de fabrication en continu qui fasse intervenir un minimum d'éléments spéci fiques aux produits à obtenir. La technique de fabrication en continu retenue per l'invention est le filage ou extrusion Les techniques d'extrusion de matériaux thermoplastique s est bien connue mais celle-ci se prête difficilement à des opérations ultérieures visant à modifier, perpendiculairement au sens d'extrusion, l'aspect et la géométrie de la section du produit extrudé. Il a bien été propose à cet effet de faire intervenir des outils de presse, suiveurs ou non, générant une découpe par enlèvement de matière, ou une déformation par enfoncement, ou bien un ensemble de rouleaux perforant ou grainant le produit extrudé. Il se trouve cependant que ces opérations, outre qu'elles conduisent à des copeaux ou des chutes de matières, sont généralement délicates à synchroniser avec l'opération d'extrusion proprement dite. L'invention vise à procéder par extrusion, sans qu'apparaissent ni chutes ni copeaux, en faisant en sortè que le matériau extrudé ait sa forme définitive dès la sortie de l'installation d'extrusion. L'invention propose à cet effet un procédé de fabrication d'un produit long ajouré en matière thermoplastique, caractérisé en ce que l'on fait s'écouler une masse de matière préalablement amenée en son état plastique au travers d'une filière dont on fragmente de façon intermittente la section d'écoulement selon une séquence prédéterminée. L'invention préconise tout particulièrement que la fragmentation intermittente de la section d'écoulement de la filière n'intervienne qu'au voisinage de la sortie de ladite filière de manière que cette fragmentation #affecte de la matière thermoplastique déjà conformée à la section totale maximale de la filière. Il en découle un échelonnement en deux temps dans les augmentations de contraintes d'écoulement subies par la matière en train d'être extrudée. L'invention propose en outre une installation pour la mise en oeuvre du procédé du genre comportant un conteneur pour une masse thermoplastique à l'état plastique, un piston et une filière d'extrusion, caractérisée en ce que la filière d'extrusion comporte une filière d'ébauche avec, au voisinage de sa sortie, une pièce mobile transversalement formant écluse, mobile entre une position d'obstruction maximale pour l'écoulement de la masse thermoplastique et une position d'obstruction minimale pour ledit écoulement selon des séquences de mouvements fixées par un dispositif de commande automatique. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'installation d'extrusion précitée comporte plusieurs pièces mobiles transversalement formant écluse de formes différentes et actionnées en alternance. On comprendra aisément que les produits longs ajourés que permet d'obtenir l'invention peuvent avoir des formes très diverses selon le nombre de pièces mobiles utilisées, leur forme, leur disposition par rapport au sens de l'écoulement de matière et leurs séquences respectives de mouvements. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale, selon la ligne A-A de la figure 3, d'un détail d'une installation d'extrusion selon l'invention dont la pièce mobile transversalement est en position basse - la figure 2 est une coupe analogue à celle de la figure 1, la pièce mobile transversalement étant en position haute - la figure 3 est une vue de face de la pièce mobile transversalement des figures 1 et 2 - la figure 4 est une vue schématique d'une grille produite par l'installation des figures 1 et 2 - la figure 5 est une vue schématique d'une autre grille produite par un autre mode de réalisation d'une installation d'extrusion selon l'invention ; et - la figure 6 est une coupe axiale schématique d'un détail d'un autre mode de réalisation d'une installation d'extrusion selon l'invention, pour la fabrication de grilles tubulaires. Ainsi qu'on le sait, le filage à la presse, ou extrusion, est une opération de mise en forme par déformat ion plastique qui consiste à comprimer une masse de matière brute, préalablement amenée en son état plastique, en vue de son écoulement au travers d'une filière présentant un orifice d'écoulement dont la section est, au retrait près, celle du produit à obtenir. Cette technique est bien connue aussi se contentera t'on de rappeler ici que la matière brute est disposée dans un conteneur dans lequel coulisse un piston, communément appelé poinçon ou fouloir, en direction de la filière. Dans certains cas, une pièce d'usure, de section sensiblement égale à celle du conteneur, est interposée longitudinalement entre piston et masse à extruder de manière à éviter toute détérioration du piston. La filière, quant à elle, est une pièce maîtresse de 1 'ins- tallation d'extrusion puisque c'est elle qui fixe la forme du produit extrudé. Elle est généralement interposée entre le conteneur et un porte-filière contre lequel elle s'appuie pour résister à la poussée du piston. Une installation d'extrusion selon l'invention ne diffère guère d'une installation d'extrusion classique que par la structure particulière de sa filière et par le dispositif de commande associé. Les figures 1 à 3 illustrent une filière 10 selon l'invention. Cette filière comporte essentiellement deux éléments : une pièce 11 formant filière d'ébauche, et une pièce mobile transversalement 12 formant écluse. La filière d'ébauche 11 a la structure d'une filière classique avec un orifice d'écoulement 13 fixant globalement le profil externe maximal du produit extrudé 5. Cet orifice d'écoulement est précédé d'une portion à section variable 14 destinée à assurer une va#riation continue entre la section du conteneur (non représenté) auquel est associé la filière et ledit orifice d'écoulement 13. Ce dernier est suivi par un boyau allongé 15 de même forme. En général, la section de ce boyau est légèrement plus grande que celle de l'orifice d'écoulement 13 de manière à assurer un guidage du produit mis en forme par ledit orifice avec un minimum de frottement. Cette filière d'ébauche est avantageusement utilisable seule pour des -'opérations classiques d'extrusion. La filière d'ébauche 11 comporte à sa sortie une surface transversale 16 adaptée à former plan de glissement pour la pièce mobile 12. Telle que représentée à la figure 3, la pièce mobile 12 formant écluse a la forme d'une plaque dont une tranche 17 est biseautée de manière à présenter une arête de coupe 18. Cette tranche biseautée 17 est interrompue de place en place par des échancrures rectangulaires 19. La pièce mobile 12 est maintenue contre la filière d'ébauche 11 par une pièce de soutien 20, solidarisée à cette dernière par tous moyens appropriés (non représentés) tels que vissage ou soudage. Cette pièce de soutien comporte un boyau de guidage 21 sensiblement de même section que le boyau 15 de la filière d'ébauche et situé dans son prolongement. Cette pièce de soutien 20 présente en outre, en regard de la surface transversale 16 de la filière d'ébauche, une surface d'appui 22 définissant avec cette surface 16 une tranchée adaptée à recevoir la pièce mobile 12. Cette surface d'appui 22 comporte avantageusement une surface inclinée d'arrêt 23, complémentaire de la tranche biseautée 17 de l'écluse 12,et destinée à limiter les mouvements vers le bas de cette dernière. La figure 1 représente la filière 10 en une configuration où la pièce mobile 12 est en position basse. tranche biseautée 17 de l'écluse 12 est en appui contre la surface d'arrêt 23 de la pièce de soutien 20. La section d'écoulement de la matière 5 entre les boyaux 15 et 21 est alors obstruée, sauf au travers des échancrures 19 de la pièce mobile 12. Seuls des fils ou brins longitudinaux 25 apparaissent alors à la sortie de la filière 10. La section de ces brins est définie par les bords 22 des échancrures. La profondeur des échancrures 19 est telle que, en position basse de l'écluse 12, les fonds 23 de ces échancrures soient au-dessus ou au niveau de la paroi supérieure des boyaux 15 et 21. De façon avantageuse, la surface jarret 23 de la pièce de soutien 20 est interrompue par des corniches 24 raccordant les parois inférieures des boyaux 15 et 21 grâce à quoi la matière en écoulement 5, qui subit alors ses contraintes d'écoulement les plus élevées, est guidée positivement lors de sa traversée de la pièce mobile. Dans la forme de réalisation représentée par les figures 1 à 3, les brins 25 ont une section rectangulaire ou carrée. Dans une forme de réalisation non représentée, les échancrures de la pièce mobile 12 formant écluse ont un fond arrondi. De la sorte des brins semi-ronds sont formés. On peut de même, dans une moindre mesure cependant, adopter un profil légèrement concave pour les corniches 24 interrompant la surface d'arrêt 23 de la pièce de soutien 20. La figure 2 représente la filière 10 lorsque sa pièce mobile 12 formant écluse est en position haute L'arête de coupe 18 de l'écluse est alors entièrement dégagée vis-à-vis des boyaux 15 et 21 et l'écluse n'oppose aucun obstacle à l'écoulement de la matière plastique avec le profil qui lui a été donné lors de son passage au travers de l'orifice d'écoulement 13. En pratique, en miston des fortes contraintes générées au sein de la masse en écoulement à la sortie du boyau 15 de la fière d'ébauche 11 lorsque l'écluse 12 est abaissée, il s'avère que la section exacte du tronçon "plein" qui traverse, dans le cas de la figure 2, la tranchée dans laquelle coulisse la pièce mobile 12, est fixée par le boyau 15 si celui-ci n'a pas exactement la taille de l'orifice d'dcou- lement. La longueur de ce tronçon plein correspond bien sûr à la durée pendant laquelle l'écluse 12 reste en position haute. Dans les exemples représentés aux figures 1 et 3, la durée de ces passages en position haute est ajustée de manière à ne laisser passer qu'un brin transversal 30 de dimensions sensiblement égales à celles des brins longitudinaux 25. Lorsque l'écluse 12 revient en position basse (figure 1), la tranche biseautée 17 de celle-ci vient couper par son arête 18 la bande qui sortait jusqu'alors sans déformation du boyau 15 pour ne plus laisser passer que des fils. Les contraintes d'écoulement au sein de la matière plastique ou thermoplastique augmentent alors brutalement. Il est à noter que c'est la cinétique des montées et descentes de l'écluse 12 qui définit la section des brins 30. Il est à noter que ces variations de sections d'écoulement au niveau de l'écluse 12 induisent, à la sortie de la filière 10, une vitesse de sortie oscillante. La commande mécanique de 1'écluse 12 entre ses positions basse (figure 1) et haute (figure 2) est avantageusement assurée en synchronisation avec la commande du piston d'extrusion, symbolisé par la flèche F, au moyen d'un dispositif de commande symbolisé sur les figures 1 et 2 sous la référence 35. Il s'agit avantageusement d'un entraînement à cames et ressorts, ou par leviers ; tous ces types d'entraînement, très classiques en mécanique, ne seront pas rappelés ici En variante, l'écluse 12 est commandée par. un dispositif automatique à déclenchement manuel. La figure 4 représente de façon schématique la forme du produit obtenu selon l'invention par la filière qui vient d'être décrite. Il s'agit d'une grille 40 forme des brins longitudinaux 25 reliés par les brins trains versaux 30 formés par le mouvement en va-et-vient de l'écluse 12. Selon l'invention, cette grille est produite en continu. On comprendra aisément que la taille des mailles de la grille 40 dépend de l'écartement entre les échancrures 19 de l'écluse 12 et des intervalles de temps entre les passages de cette dernière en position haute. Dans une variante de réalisation non représentée les brins transversaux ne sont pas perpendiculaires aux brins longitudinaux mais inclinés : l'écluse 12 doit alors elle-meme être inclinée. Des écarts de vitesse d'écoule ment risquent alors d'apparaître pour les brins longitude naux ainsi formés. Dans une autre variante de réalisation non repré sentée L'écluse 12 est non pas plane mais ondulée on obtient ainsi des brins transversaux ondulés. Il est à noter que l'invention telle qu'elle vient d'etre décrite ne s'applique pas qu'aux grilles mais permet la fabrication d'une grande variété de produits longs ajourés tels que, par exemple, des plaques munies de place en place de lucarnes de visibilité. On remarquera que la répartition des ouvertures dans un produit long ajouré selon l'invention n'est pas nécessairement périodique : cette répartition est fonction des séquences de va-et-vient imposées à l'écluse 12, lesquelles peuvent être rendues très complexes grâce, par exemple, à l'usage de microprocesseurs. La filière représentée aux--figures 1 et 2 comporte une filière comportant une seule écluse 12. Dans une variante de réalisation non représentée, une filière selon l'invention comporte deux écluses adjacentes actionnées en alternance. La figure 5 illustre le motif d'une grille 45 qui peut ainsi être obtenue. Il suffit pour cela de disposer l'une derrière l'autre deux écluses du type de celle représentée à la figure 3, n'en différant que par le fait que pour chacune les échancrures englobent deux échancrures 19 adjacentes et la portion de plaque intermédiaire. En alternant ces regroupements d'échancrures dans les deux écluses accolées,on obtient une paire d'écluses qui, toutes deux en position basse, coopurent pour ne laisser passer que des brins longitudi#naux comme le fait l'écluse 12.Cependant, en relevant en alternance l'une ou l'autre de ces écluses, mais jamais les deux, on obtient l'une ou l'autre des séries de tronçons transversaux 46 ou 47 de la figure 5. Si, à l'inverse, on commande la paire d'écluses précitée de manière à ce que, en alternance, il y en ait toujours une en position basse tandis que l'autre est en position haute, on obtient un produit long ajouré formées de rectangles (ou carrés) pleins ou vides disposés en damier. Dans une autre forme de réalisation, on met en oeuvre deux écluses à échancrures en dents de scies alternées comme précédemment, en les actionnant de manière à les faire osciller de façon continue, selon des mouvements contrariés, entre les positions hautes et basses :on obtient ainsi des brins entrecroisés, ni longitudinaux, ni transversaux, qui définissent des mailles en losange. L'invention ne s'applique pas uniquement à des produits plats, mais aussi à des produits tubulaires. De nombreux dispositifs peuvent être proposés pourla mise en oeuvre de l'invention, selon que le filage se fait sur aiguille mobile, fixe, ou aiguille à pont. La figure 6 représente à titre d'exemple une aiguille 50,dans une filière 49/ comportant un logement 51 adapté à recevoir une cheville 52 mobile axialement. Cette cheville 52 comporte une tête conique 43. L'aiguille 50 comporte en regard transversalement de cette tête une pluralité de couteaux radiaux 54 formant conjointement écluse, rappelés élastiquement par des moyens non représentes en une configuration rétractée dans laquelle ils laissent dégager un passage annulaire d'écoulement pour la masse plastique. Il se forme alors un brin annulaire 55. Les couteaux 54 sont, du fait des moyens de rappel élastique précités, en appui par leur pied incliné sur la tete conique de la cheville 52. Lorsque celle-ci avance vers la droite (flèche A) les couteaux, par l'effet de rampe provoqué par la tête conique 53 sur leurs pieds, sont projetés radialement en saillie au travers de l'écou- lement de la matière plastique extrudée (flèche B). Seuls des brins de matière 56 peuvent alors passer, entre les couteaux. Dans une autre forme de réalisation, l'écluse a la forme d'une soupape laissant sortir par intermittence un anneau de liaison de fils longitudinaux formant ainsi grille tubulaire. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. Celle-ci permet la fabrication de produits longs ajourés admettant une grande diversité de motifs d'ouvertures. La largeur de ces produits n'est limitée que par la taille des équipements. Il est à noter que la disposition de l'écluse ou des écluses à la sortie des filières selon l'invention a un double avantage puisque d'une part les contraintes d'écoulement introduites dans la masse à extruder interviennent en deux étapes successives, à l'entrée et à la sortie de la filière, et que, d'autre part, ces écluses peuvent être rapportées à des filières éventuellement utilisables par ailleurs pour des opérations classiques d'extrusion. Le nombre d'outils spécifiques nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention est donc fort limité. Il est à noter que les termes "haut" et "bas" n'ont été employés dans la description que pour des raisons de clarté et que l'orientation des pièces mobiles selon l'invention par rapport à la pesanteur peut être quelconque. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un produit long ajouré en matière thermoplastique, caractérisé en ce que l'on fait s'écouler une masse de matière préalablement amenée en son état plastique au travers d'une filière (10, 49) dont on fragmente de façon intermittente la section d'écoulement selon une séquence prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fragmentation intermittente de la section d'écoulement intervient après que la masse plastique ait été conformée selon le profil externe maximal dudit produit long ajouré. 3. Installation pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, du genre comportant un conteneur pour une masse thermoplastique à l'état plastique, un piston et une filière d'extrusion, caractérisée en ce que la filière d'extrusion 4101 49) comporte une filière d'ébauche (11) avec, au voisinage de sa sortie, une pièce mobile transversalement (12, 5A) formant écluse, mobile entre une position d'obstruction maximale pour l'écoulement de la masse thermoplastique (5) et une position d'obstruction minimale pour ledit écoulement selon des séquences de mouvements fixées par un dispositif de commande automatique (35). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la filière d'extrusion comporte une seconde pièce mobile transversalement entre deux positions, formant écluse, coopérant avec la première pièce mobile (12) pour définir, selon leurs positions respectives, une pluralité de configurations d'écoulement pour la masse thermoplastique (5). 5. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite pièce mobile est maintenue contre la filière d'ébauche (11) par une pièce de soutien (20) coo pérant avec cette dernière pour définir une tranchée transversale pour la réception de la pièce mobile (12). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la pièce mobile (12) formant écluse est formée d'une plaque ayant une tranche biseautée (17) interrompue de place en place par des échancrures (19), cette plaque étant mobile entre deux positions extrêmes dans l'une desquelles ladite plaque ne gêne pas l'écoulement de la masse plastique, tandis que, dans l'autre, la matière ne peut s'écouler qu'au travers d'une partie des échancrures (19). 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la tranchée sépare axialement deux tronçons de boyau (15, 21) alignés, et comporte transversalement, perpendiculairement au mouvement de la pièce mobile (12), des corniches (24) assurant de place une continuité entre lesdits boyaux (15, 21) et destinées à s'engager dans lesdites échancrures (19) en position d'obstruction maximale de la pièce mobile (12). 8. Installation selon la revendication 3, destinée à la fabrication de tubes par extrusion, et comportant une filière (49) avec une aiguille coaxiale (50), caractérisée en ce que ladite aiguille comporte transversalement des couteaux (54) décalés angulairement et mobiles radialement, formant conjointement pièce mobile transversalement. 9. Produit long ajouré obtenu en continu selon le procédé de la revendication 1. 10. Produit long selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte des brins longitudinaux (25, 25') et des brins transversaux perpendiculaires (30, 46, 47).