Brevet FR2579926A1 — publié le 19861010

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un profilé armé en matière thermoplastique extrudée, une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé et les profilés résultants. A l'heure actuelle, on utilise de plus en plus de profilés en matière thermoplastique comme produits de remplacement du bois ou du métal dans la fabrication, par exemple, des huisseries, des fenêtres, des fermetures, des portes de placard, des portes de garage ou des clôtures. Ces profilés offrent, en effet, l'avantage d'être moins coûteux que leurs homologues en aluminium, d'être imputrescibles et résistants à la corrosion et de pouvoir être teints dans la masse. Leur usage serait encore plus répandu s'ils n'avaient pas l'inconvénient de présenter un module d'élasticité insuffisant. En effet, il est nécessaire de les renforcer soit en augmentant leur épaisseur, ce qui correspond à une consommation supplémentaire de matière, soit en les munissant d'un renfort intérieur, en métal ou en bois, ce qui augmente leur poids et grève leur prix de revient. On a, certes, proposé d'augmenter le module d'élasticité des profilés en matière plastique, en y mêlant des fibres de verre ou de fibres de mica, obtenant ainsi un produit composite. Les produits résultants ont l'inconvénient d'être coûteux et impossibles à mettre en oeuvre par les procédés classiques d'extrusion. La présente invention a pour but d'apporter de nouveaux profilés en matière thermoplastique extrudée dont le module d'élasticité soit 2 à 5 fois plus important, et même davantage, que le module de la matière plastique constitutive. Ce but est atteint en ce sens que le procédé selon l'invention consiste à inclure dans la matière thermoplastique, au cours de l'extrusion, au moins un élément renforçateur adapté à s'ancrer dans ladite matière. Cet élément renforçateur peut être un fil en métal ou un fil constitué de fibres synthétiques tels que fibres de verre, fibres de carbone, fibres aramides, etc ... ou un feuillard en métal, tel que l'acier ou l'aluminium, l'important étant que le matériau renforçateur soit thermorésistant, qu'il soit à fort module d'élasticité et qu'il puisse être rendu solidaire, sans effet de glissement, de la matière plastique du profilé. Il est bien entendu que l'on a déjà inclus un fil métallique dans un produit en matière thermoplastique extrudée pour la fabrication de fils électriques gainés. On notera cependant que, dans ce cas, le but poursuivi est d'isoler électriquement le fil métallique et non pas de renforcer, à l'aide du fil métallique, la gaine de matière thermoplastique. Au surplus, on ne saurait considérer que la gaine isolante qui entoure un fil électrique constitue ce qu'il est convenu d'appeler un profilé. Par ailleurs, dans un fil électrique gainé, le fil n'est pas ancré dans la matière isolante mais simplement entouré par cette dernière, ce que démontre la facilité avec laquelle un fil peut être dénudé. On ne saurait davantage considérer que le procédé selon l'invention est une pure transposition de la technique appliquée pour la réalisation de béton armé car, dans le cas de la fabrication d'un profilé extrudé, la formation du profilé se fait en continu et la mise en place de l'élément renforçateur doit, elle aussi, être faite en continu. Cela n'est évidemment pas le cas dans la construction d'une paroi en béton armé où les éléments renforçateurs, c'est-à-dire les fers à béton, sont disposés dans un coffrage avant la coulée du béton. Comme on l'a dit plus haut, l'élément renforçateur doit pouvoir s'ancrer dans la matière thermoplastique. A cette fin, il peut présenter des aspérités superficielles, par exemple, être grainé ou cannelé. Si l'élément renforçateur offre une section suffisante, il peut présenter des perforations le traversant de part en part et au travers desquelles s'établiront des ponts de matière thermoplastique assurant un ancrage satisfaisant. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, la surface de l'élément renforçateur est lisse mais elle est enduite, préalablement à sa venue en contact avec la matière thermoplastique, d'un liant propre à assurer son ancrage dans cette dernière. En variante, le liant peut être fourni par la matière de l'élément renforçateur lui-même si celui-ci fond superficiellement lors de l'extrusion et que cette matière fondue soit capable de fusionner avec celle du profilé, réalisant ainsi un autosoudage. Un tel autosoudage est possible, par exemple, entre un fil formé de fibres polyester et un profilé en PVC. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, il a fallu concevoir une machine spécialement adaptée à cet effet. Cette machine comprend, d'une manière connue en soi, une extrudeuse, une tête de filière, une filière proprement dite délimitant entre elle-même et un poinçon de forme appropriée une cavité d'extrusion dont la section correspond à celle du profilé attendu et des moyens d'entraînement et de chauffage adaptés à faire fluer la matière thermoplastique depuis l'extrudeuse, via la tête de filière, dans la cavité d'extrusion. Selon l'invention, la tête de filière présente au moins un canal d'admission pour un élément renforçateur, ce canal d'admission débouchant dans un guide qui s'étend selon une direction parallèle à l'axe longitudinal de la cavité d'extrusion et qui s'ouvre dans cette cavité. On comprend que la machine selon l'invention diffère des extrudeuses utilisées pour le gainage de fils électriques, dites à tête d'équerre, puisque ces extrudeuses à tête d'équerre ne comportent pas de poinçon et que le fil nu est alimenté directement dans la tête d'extrudeuse selon une direction perpendiculaire à la vis d'extrusion et co-axiale à la filière. Plus précisemment, la machine selon l'invention comprend, entre la tête de filière et la filière proprement dite, un porte-poinçon adapté à supporter le poinçon dans l'axe de la tête d'extrusion et le guide est maintenu en place, d'une part, par un support de guide interposé entre la tête de filière et le porte-poinçon et, d'autre part, par coinçage entre le poinçon et la filière proprement dite. A cet effet, il est prévu, sur la périphérie du poinçon, un nombre d'évidements correspond au nombre de guides et où le guide peut venir s'encastrer partiellement. Outre le procédé de fabrication du profilé armé et la machine spécialement conçue pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention vise également les profilés obtenus. L'invention est décrite ci-après en détail par référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe de la filière d'extrusion, coupe qui est prise selon la ligne I-I de la figure 2, - la figure 2 est une vue de face de la filière, - la figure 3 est une vue de détail en perspective montrant le positionnement des guides autour du poinçon, - la figure 4 représente en perspective le profilé obtenu en utilisant la machine des figures 1 à 3, - les figures 5, 6 et 8 montrent trois autres formes d'exécution de profilés selon l'invention, et. - les figures 7a à 7e représentent différentes formes d'exécution d'éléments renforçateurs. Si l'on se réfère aux figures 1 et 2, on voit une extrudeuse 1 sur laquelle sont montés, dans l'ordre, une tête de filière 2, un support de guides 3, une porte poinçon 4 et une filière proprement dite 5. Le porte-poinçon 4 maintient un poinçon 6 dans l'axe longitudinal x-x' de la tête de filière 2. Comme on le voit, il est prévu, dans la tête de filière 2, des canaux 7 qui débouchent chacun dans un guide 8. Les guides 8 sont solidaires des supports de guide 3 au-delà desquels ils se projettent. Comme on le voit mieux à la figure 3, il est prévu, sur la périphérie du poinçon 6, des évidements 9 adaptés à servir de berceaux aux guides 8. Les guides 8 se trouvent donc coincés entre la filière proprement dite 5 et les berceaux 9 du poinçon 6. Le poinçon 6 et la filière proprement dite 5 délimitent entre eux une cavité d'extrusion 10.Les canaux 7 et les guides 8 servent à acheminer un élément renforçateur, dans le cas présent un fil métallique non représenté, jusque dans la cavité d'extrusion 10. De cette manière, les fils métalliques renforçateurs pénètrent en continu dans la cavité d'extrusion en même temps que la matière thermoplastique provenant de l'extrudeuse 1. Les fils renforçateurs se trouvent ainsi inclus dans la matière constitutive du profilé, aux endroits déterminés par la position des guides 8 et, grâce à leurs propriétés superficielles (aspérité ou enduction d'un liant ou autosoudage), et sous une pression suffisante, ils s'ancrent à demeure dans cette matière plastique. Le profilé obtenu est représenté à la figure 4. I1 s'agit d'un profilé creux 11 en matière thermoplastique dans chacun des angles duquel est noyé un fil métallique 12. On a constaté que le procédé selon l'invention permet de multiplier par 2,5 le module d'élasticité d'un profilé de ce type dont les dimensions sont de 50 mm par 20 mm avec une épaisseur de paroi de 1 mm. En modifiant convenablement la position des guides 10 et la forme du poinçon 6, il est bien entendu possible d'obtenir des profilés ayant une #autre configuration que celui représenté à la figure 4. Ainsi, il est possible d'obtenir des profilés pleins, tel que celui représenté à la figure 5 où la référence 12' désigne des fils renforçateurs. Dans le cas d'une telle structure pleine, le procédé selon l'invention permet de multiplier par 5 le module d'élasticité. Il est également possible de fabriquer des profilés ouverts tel que celui représenté à la figure 6. Dans le cas de ce profilé, l'élément renforçateur n'est pas constitué par un fil mais par un feuillard métallique 13 présentant des perforations 16 qui permettent à la matière plastique de fluer au travers du feuillard 13 et donc d'établir des ponts 14 qui immobilisent le feuillard en place. C'est également un feuillard métallique 13, refermé sur lui-même en 19, qui renforme le profilé tubulaire 11 de la figure 8. Une poutre pourrait être réalisée de la même façon. Les figures 7a à 7e représentent différentes formes d'exécution possibles pour l'élément renforçateur. Ainsi, l'élément renforçateur peut être un fil présentant des saillies 15 (figures 7a), des bourrelets 15' (figure 7b), une gorge hélicoidale 15" (figure 7c), ou tout autre type d'aspérités convenant à son ancrage dans la matière thermoplastique. I1 peut également s'agir d'un feuillard 13 présentant des perforations 16 (figure 7d) dont l'utilisation est illustrée à la figure 6 ou d'un feuillard cannelé ou présentant des aspérités analogues à celles d'une rape à fromage. On peut aussi utiliser un fil lisse 12" (figure 7e) enduit d'un liant 18 préalablement à sa venue en contact avec la matière thermoplastique, ou encore un fil lisse capable de réaliser un autosoudage. Comme il ressort - de- la description qui précède, le procédé selon l'invention permet d'augmenter considérablement le module d'élasticité des profilés en matière thermoplastique extrudée. Par suite, il est possible de réaliser des profilés ayant la rigidité voulue, sans avoir recours à des renforts intérieurs, ce qui permet de réduire considérablement le poids des articles finis, ni à l'augmentation de l'épaisseur de la paroi des profilés, d'où une économie de matière et, par suite, un abaissement du prix de revient. Les profilés fabriqués selon l'invention peuvent être utilisés, non seulement dans la fabrication des clôtures et des huisseries, mais aussi dans celle des fenêtres, des portes intérieures et extérieures, des rideaux pour les armoires de bureau et de toutes structures portantes. ils peuvent également servir à la fabrication de charpente en venant se substituer aux poutres en bois classiques. REVENDICATIONS 1- Procédé de fabrication d'un profilé armé en matière thermoplastique extrudée, caractérisé en ce qu'il consiste à inclure, dans la matière thermoplastique, au cours de l'extrusion, au moins un élément renforçateur (12, 12', 12, 13) adapté à s'ancrer dans ladite matière. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément renforçateur est un fil (12, 12', 12") en métal, en fibres de verre, en fibres de carbone, en fibres de polyester, en fibres aramides ou en une matière synthétique thermo-résistante, à fort module d'élasticité, ou un feuillard (13) métallique. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ltélément el émet renforçateur (12, 12') présente des aspérités superficielles (15, 15', 15"). 4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément renforçateur (13) présente des perforations (16). 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément renforçateur (12") est enduit, préalablement à sa venue en contact avec la matière thermoplastique, d'un liant (18) propre à assurer son ancrange dans cette dernière. 6- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément renforçateur fond superficiellement sous l'effet de la température d'extrusion et réalise un autosoudage avec la matière thermoplastique du profilé 7- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément renforçateur (12, 12', 12", 13) est acheminé, en continu, dans la zone de conformation du profilé (10). 8- Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une extrudeuse, une tête de filière, une filière proprement dite délimitant entre elle-même et un poinçon de forme appro priée, une cavité d'extrusion dont la section correspond à celle du profilé attendu, et des moyens d'entraînement et de chauffage adaptés à faire fluer la matière thermoplastique depuis l'extrudeuse, via la tête de filière, dans la cavité d'extrusion, caractérisée en ce que la tête de filière (2) présente au moins un canal d'admission (7) pour un élément renforçateur (12, 12', 12", 13), ce canal d'admission (7) débouchant dans un guide (8) qui s'étend selon une direction parallèle à l'axe longitudinal de la cavité d'extrusion (10) et qui s'ouvre dans cette cavité. 9- Machine selon la revendication 8, comprenant, entre la tête de filière et la filière proprement dite, un porte-poinçon adapté à supporter le poinçon dans l'axe de la tête d'extrusion, caractérisée en ce que le guide (8) est maintenu en place, d'une part, par un support de guide (3) interposé entre la tête de filière (2) et le porte-poinçon (4) et, d'autre part, par coinçage entre le poinçon (6) et la filière proprement dite (5). 10- Machine selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce qu'il est prévu, sur la périphérie du poinçon (6), un nombre d'évidements (9) correspondant au nombre de guides (8) et où le guide (8) peut venir s'encastrer partiellement. 11- Profilé armé en matière thermoplastique issu de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.