Brevet FR2579517A1 — publié le 19861003

La présente invention concerne la fabrication d'un film plastique obtenu par extrusion-soufflage, du genre où ledit film plastique se présente sous forme d'un manchon s'évasant audelà d'un col situé au voisinage immédiat d'une tête d'extrusion et est, à distance de ladite tête, pincé de façon étanche en gaine plate et soumis à un effort de traction, la paroi dudit manchon se déplaçant à l'état gonflé autour et le long d'une bulle d'air de gonflage, et où l'on refroidit ledit manchon sous l'action d'un réfrigérant régulièrement réparti en nappe autour et à 1 'extérieur dudit manchon au voisinage de sa sortie de filière. L'agent réfrigérant est de l'air prélevé de l'atmosphère et distribué au moyen de plusieurs tuyaux répartis symétriquement autour d'un anneau de soufflage placé au niveau et à la périphérie extérieure de la tête de filière, ce qui permet d'injecter le plus uniformément possible l'air autour de la paraison à l'endroit mAme où s'effectue le gonflement de la bulle, zone qui est appelée le "col" de la bulle. Il existe donc un gradient de teppérature important dans le film, le long du col, qui est égal à la différence des températures du film entre la sortie de la filière et la zone de cristallisation sur la bulle. En ajustant le débit d'air, on obtient un refroidissement plus ou moins important du film au niveau du col, ce qui a pour conséquence de faire varier la longueur axiale et donc le diamètre du manchon au sol. Le refroidissement dans une installation d'extrusion de film soufflé est donc absolument indispensable pour permettre la fabrication du film, mais la réalisation des anneaux de soufflage est souvent complexe afin de permettre une parfaite répartition d'air soufflé autour de la bulle, sans laquelle le film se distordrait. Le but de la présente invention est de refroidir le film plastique aussi brutalement que possible, afin de pouvoir modifier la structure de la matière plastique dans le but de diminuer sa cristallinité et de ce fait obtenir un produit plus amorphe. Les propriétés optiques, mecaniques, chimiques et autres du film se trouvent ainsi modifiées et l'on obtient un produit nouveau de structure différente de celui obtenu avec le refroidissement relativement lent obtenu à l'air. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'apparut frigorifique est essentiellement obtenu par l'intervention d'un gaz liquéfié à basse teppérature, par exemple de l'azote, en cours de vaporisation et réchauffement. Ce refroidissement intense de la paroi du film plastique a de nombreux effets et l'on cite cidessous quelques-uns - Amélioration des propriétés optiques de transparence du polypropylène en conservant des propriétés mécaniques comparables. - Amélioration des propriétés élastiques du polyéthylène basse densité ("PEBD") permettant une utilisation généralisée dans le domaine de l'emballage. - En ce qui concerne le polyéthylène haute densité ("PRMn"), actuellement utilisé pour la fabrication des sacs opaques, d'aspect blanchâtre, on a la possibilité de le rendre transparent en évitant la cristallisation de la matière au mcment de sa solidification, afin de laisser le produit amorphe. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schematique en coupe axiale d'une installation de fabrication selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe axiale d'une variante de réalisation; - la figure 3 est également une vue partielle en coupe axiale d'une seconde variante de réalisation de l'invention. En se référant à la figure l, on voit qu'une installation de fabrication d'un film comporte essentiellement une tête d'extrusion-soufflage formez d'un poinçon 1 délimi#tant avec une buse 2 un conduit annulaire 3 formant filière d'extrusion, cet ensemble étant allienté en matière plastique chauffée à l'état pâteux par un canal d'alimentation 4 ;Eénagé dans une pièce-support 5 de racoerdement associé à une pièce intermédiaire 6 comprenant une distribution annulaire de canaux individuels 7, ces canaux aboutissant au conduit annulaire 3.Le poinçon central 1 est équipé d'un conduit axial de gonflage 10 comeuniquant avec un conduit transversal 11 raccordé par vanne à une source d'air ou autre gaz sous pression (non représentés). De la sorte, lorsque l'installation fonctionne, de la matière plastique est introduite sous pression dans le canal d'alimentation 4 et de là se subdivise dans les canaux 7 pour parvenir aux conduits 3 de préformage. La matière délivrée ainsi forme un film annulaire 20 qui est tiré en un poste non représenté, où le film annulaire 20 est appliqué face contre face. De la sorte, au cours de l'opération, de l'air de gonflage est admis à une pression et à un débit pour assurer le volume de gonflage et le refroidissement à 1' intérieur du film plastique 20 en cours de formation, lui donnant la configuration évasée qui est représentée aux dessins. Autour et à faible distance de la filière d'extrusion 3 est zenagé un anneau de soufflage 30 avec différentes chicanes intérieures 31-32 et cet anneau de soufflage 30 est alimenté en gaz par une pluralité de tuyaux 35 provenant eux-rn#rr#s d'une chambre de distribution 36. Cette chambre de distribution 36 est elle-même alimentée par un conduit 37 par une chambre de refroidissement 38 qui est aliientée d'une part en air ambiant par un conduit 39 équipé d'un ventilateur 40 et d'un dessiccateur 41 et d'autre part en azote liquide par un conduit 42 à vanne 43. Selon l'invention, l'azote liquide provenant du conduit 42 est soit pulvérisé par des moyens non représentés dans la chambre de mélange 38, où circule de l'air atmosphérique desséché, soit cet azote liquide passe dans un échangeur 45 tel que représenté en trait pointillé et refroidit ainsi indirectement l'air atmosphérique. Quel que soit le mode de refroidissement de cet air, le gaz ainsi réfrigéré et circulant dans le tuyaux 35 et la chambre 30 convenablement isoles thermiquement en 44, vient lécher à sa sortie de l'anneau de soufflage 30 la paroi externe du film en cours de formation '(flèche f) et assure ainsi son refroidissement brutal, nettement plus rapide bien entendu que cela se produisant avec l'air atmosphérique. Selon la figure 2, on dispose toujours, dans une installation de fabrication d'un film du genre décrit à la figure 1, d'un anneau de soufflage 50 d'air non réfrigéré qui est disposé à faible distance de la filière 1 mais entre cet anneau de soufflage 50 et la filière 1, est agencé un second anneau de soufflage 51 empiétant en fait sur le corps de filière et cet anneau de soufflage 51 comporte une première chambre amont 52 d'alimentation de forme annulaire qui est alimentée par des conduits 53 en azote liquide, cette chambre 52 communiquant par des passages étroits 54 avec une couronne de distribution 55 ayant une ouverture annulaire 56 disposée à fleur de la filière 1, à faible distance radialement vers l'extérieur de celle-ci.On assure ainsi, lors de la formation du film 20 non seulement l'émission d'un courant annulaire flair attrosphenque 60 (flèche fi) issu de l'anneau de soufflage 50 mais également ltémission d'un courant annulaire d'azote en cours de vaporisation, ou venant d'être vaporisé 61 (flèches ~2) qui s'intercale entre le courant d'air 60 et le film 20 en cours de formation (flèches f2) et assure ainsi un refroidissement brutal de ce film 20. En se référant maintenant à la figure 3, on voit également ici qu'on dispose des structures classiques de formation d'un film plastique 20 comportant la filière 1 precedemment rencontrée mais ici l'apport frigorifique brutal est assuré par un échangeur annulaire 71 ayant un conduit d'admission 72 pour de l'azote liquide et un conduit d'évacuation 73 pour le gaz vaporisé et partiellement réchauffé. Ce conduit 73 se poursuit d'ailleurs en un serpentin-echangeur 74 poursuivant et complétant l'action de l'échangeur 71 qui provoque un refroidissement brutal du film plastique. Avantageusement, cet échangeur annulaire 71 présente du côté intérieur des ondulations circonférentielles 75 qui permettent au film de s'écouler en contact direct seulement partiel et axialement étage avec l'échangeur 71 sans pour autant adhérer, grâce aux dépressions situées entre les ondulations 75 de cet échangeur 71. La présente invention s'applique à tous les types de machines d'extrusion de film soufflé, et notamment aux machines à extrusion verticale de bas en haut, de haut en bas, ou horizontale. REVENDICRTIONS 1. - Procédé de fabrication d'un film plastique (20) obtenu par extrusion-soufflage, du genre où ledit film plastique se présente sous forme d'un manchon s'évasant au-delà d'un col situé au voisinage immédiat d'une tête d'extrusion (1-2-3) et, est à distance de ladite tête, pincée de façon étanche en gaine plate et soumise à un effort de traction, la paroi du.manchon se déplaçant autour et le long d'une bulle d'air de gonflage et où l'on refroidit ledit manchon sous l'action d'un agent réfrigérant s'étendant autour et à 1' extérieur dudit manchon au voisinage de sa sortie de filière, caractérisé en ce que l'agent réfrigérant est essentiellement obtenu par l'intervention d'un gaz liquéfié à basse teppérature (42-43 Fig. 1 - 52-53-54-55 Fig. 2 - 71-74 Fig. 3) par exemple de l'azote en cours de vaporisation et réchauffement. 2. - Procédé de fabrication d'un film plastique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz liquéfié (en 42-43) est mélangé à de l'air ambiant (en 38), dans lequel il se vaporise et en ce que le mélange ainsi obtenu formant agent réfrigérant est projeté en une nappe (f) autour du manchon de film (20) au voisinage de la tête d'extrusion (1-2-3). 3. - Procédé de fabrication d'un film plastique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz liquéfié (en 42-43) est vaporisé (en 45) en échange thermique indirect avec de l'air (40-39-38) qui est projeté en une nappe (f) autour du manchon au voisinage de la tête d'extrusion. 4. - Procédé de fabrication d'un film plastique selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce que le gaz liquéfié en cours de vaporisation est délivré directement (en 51-52-53-54-55) autour du manchon (20) au voisinage de la tête d'extrusion (1-2-3). 5. - Procédé de fabricaiton d'un film plastique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la nappe de gaz (f2) venant d'être vaporisée (en 55) est dirigée entre le manchon du film issu de la tête d'extrusion (20) et une nappe d'air atmosphérique (fi) enveloppant ledit manchon (20) à distance de la tête d'extrusion. 6. - Procédé de fabrication d'un film plastique selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que l'agent réfrigérant est un échangeur annulaire (71) enveloppant le manchon (20) au voisinage de la tête d'extrusion (1), cet échangeur (71) étant alimenté (en 72) en gaz liquéfié en cours de vaporisation. 7. - Installation de fabrication d'un film plastique du genre comprenant une machine d'extrusion avec une filière annulaire (1-2-3) et des moyens de délivrance d'un gaz de gonflage issu d'une zone située à l'intérieur de ladite filière annulaire et des moyens de refroidissement du film à l'extérieur de celui-ci, caractérisée en ce que lesdits moyens de refroidissement incorporent une admission d'un gaz liquéfié (42-43 ; 52-53 ; 72) et une chambre de vaporisation (38-45 ; 52-55 ; 71) dudit gaz liquéfie. 8. - Installation de fabrication selon la revendication 7, caractérisée en ce que la chambre de vaporisation est une chambre de mélange (38) raccordée d'autre part avec un conduit d'alimentation en air atmosphérique (39) incorporant un dessiccateur (41). 9. - Installation de fabrication d'un film plastique selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que la chambre de vaporisation du gaz liquéfié est un échangeur (45) de l'air atmosphérique. 10. - Installation de fabrication d'un film plastique selon la revendication 7, caractérisée en ce que la chambre de vaporisation est une chambre annulaire (52-55) autour et à faible distance de la filiere ayant un passage annulaire de sortie coextensif extérieurement à l'orifice annulaire de la filière (1). 11. - Installation de fabrication d'un film plastique selon la revendication 7, caractérisée en ce que la chambre de vaporisation est un échangeur annulaire (71) disposé à faible distance axiale de la tuyère (1) et de plus grand diamètre intérieur que le diamètre de la filière (1). 12. - Installation de fabrication selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'échangeur annulaire présente, du côté intérieur, des dépressions annulaires étagées axialement (75).