Brevet FR2580542A1 — publié le 19861024

PROCEDE D'EXTRUSION DE MATIERES PLASTIQUES EXPANSIBLES La présente invention concerne la fabrication par extrusion de produits profilés en matière plastique expansée; elle a pour objet l'amélioration de la réception et de la conformation des profilés en aval de la filière. La fabrication en continu d'un profilé de contour précis composé d'une âme expansée et d'une couche extérieure non expansée peut être obtenue par le passage d'une matière thermoplastique expansible au travers d'une filière totalement ou en partie annu- laire suivie d'une rigidification rapide de la couche extérieure de la paraison au moyen d'un conformateur refroidi de même section de passage que la sortie extérieure de passage de la filière, placé au voisinage immédiat de la sortie de filière, coaxial avec celle-ci; l'expansion de la matière se réalise uniquement vers l'intérieur du profilé, qu'elle remplit plus ou moins totalement. Ce procédé est décrit dans les brevets français 1 498 620 et 2 063 589. Dans la pratique, l'écart entre filière et conformateur, variant de 0 à quelques millimètres habituellement de 5 à 20, est ajusté par l'utilisateur selon la section du profilé à réaliser et les formulations thermoplastiques expansibles, de manière à permet- tre un éventuel léger désalignement du conformateur par rapport à la filière sans toutefois permettre l'expansion de la paraison vers l'extérieur à sa sortie de la filière, qui occasionnerait, au mieux une dégradation de l'état de surface du profilé, au pire un risque de blocage de la paraison avant son entrée dans le conformateur, conduisant à la rupture du profilé. Il est difficile d'obtenir un alignement parfait du confor- mateur avec la filière car cette dernière est solidaire de la machine d'extrusion alors que le conformateur est en général fixé sur un support placé en face de la machine et fixé au sol ou sur des rails. De plus, sous l'action des forces exercées par le tirage du profilé et son frottement dans leconformateur, l'alignement initial du conformateur avec la filière peut être modifié au cours de la fabrication, occasionner des ruptures du profilé, donc des arrêts de production préjudiciables à la productivité de la machine. Le procédé objet de la présente invention, en remédiant à ces inconvénients, permet de fabriquer aisément des profilés massifs ou creux en matières plastiques allégées, de section quelconque en forme et en dimensions, présentant un profil parfaitement défini et constant sur toute la longueur. Un autre but du procédé de l'invention est l'amélioration de l'obtention de profilés massifs ou creux en matière plastique à âme allégée présentant une surface dense due à la formation, tant sur la surface externe de ces profilés que dans le cas de profilés creux du type tubulaires sur leur surface interne, d'une peau continue de densité sensiblement voisine de celle du matériau plastique de base non expansé. En particulier, il a pour but de faciliter le démarrage des fabrications de tels profilés. Un autre but est de diminuer fortement, voire d'éliminer complètement les risques de rupture du profilé en cours d'extrusion dûs à un désalignement du système de réception par rapport à la filière. Un autre but est de permettre une meilleure maîtrise du rapport des masses expansées et non expansées du profilé. Un autre but est encore d'obtenir à volonté un profilé plus ou moins lisse en interdisant complètement ou, au contraire, en permet- tant une explosion plus ou moins accentuée de la matière en surface. Une surface sans aucune trace d'expansion apporte une imperméabilité accrue, une moindre rétention des poussières, une réflection plus importante des moyens lumineux, partant une meilleure tenue des profilés exposés à l'extérieur ainsi que la possibilité d'obtenir des coloris plus profonds. A l'opposé, une surface plus rugueuse présente un aspect satiné pouvant paraître plus uniforme sur l'en- semble du pourtour du profilé, peut représenter une ressemblance plus grande avec des matériaux naturels tels que le bois et facilite certains traitements de surface ultérieurs des profilés tels que peinture, patinage. Le procédé conforme à l'invention consiste fondamentalement à extruder une composition de matière plastique expansible, à l'état au moins incomplètement expansé, à travers une section de filière de surface sensiblement égale à celle de l'entrée du conformateur chargé de définir la forme et les dimensions du profilé final à obtenir et présentant sensiblement la forme de cette dernière, en ménageant un espace vide de matière à l'intérieur du profilé en cours d'extrusion à travers ladite section, puis à contraindre la matière ainsi extrudée, immédiatement à la sortie de ladite section de filière et sensiblement dans le prolongement de l'axe d'extru- sion, dans un espace de conformation allongé et refroidi, ouvert à ses deux extrémités sur ledit axe d'extrusion et présentant une section de sortie identique à celle du profilé à obtenir. Le procédé est caractérisé en ce que l'espace de conformation allongé et refroidi est divisé en au moins deux parties séparées l'une de l'autre par un espace libre, la première partie n'excédant pas quelques centimères de longueur, de préférence moins de 10 cm, est fixée directement en contact avec la sortie de la filière. L'écart entre les espaces de conformation, ou parties de conformateur est choisi en fonction de l'aptitude à s'expanser, à température cons- tante, de la matière extrudée, de sa vitesse de rigidification quand la température décroit, des valeurs de températures et de vitesses d'extrusion choisies, de la section du profilé à obtenir ainsi que des éléments de la formulation employés tels que: nature du poly- mère, lubrifiants internes, externes. Dans le cas o, par exemple, l'extrusion est lente et l'expansion de la matière rapide, le blocage du contour du profilé peut être obtenu par une première partie de conformateur assez courte; l'écart entre la première et la deuxième partie du conformateur peut être choisi assez librement en fonction de l'état de surface désiré pour le profilé ainsi que de l'efficacité du système d'élimination de calories de cette partie du conformateur. Dans le cas o, par exemple, l'extrusion est rapide et le remplissage de la section du profilé lent, l'écart entre la première et la deuxième partie du conformateur devra être faible, mais la longueur de la première partie pourra être important. Habituellement l'écart entre les deux premières parties du confor- mateur est compris entre 2 et 10 cm. Par l'expression "section de filière" on entend la section droite à la sortie de celle-ci, sans tenir compte de l'existence de l'espace vide créé au sein de la masse extrudée. Par ajustement de la longueur de la première partie du confor- mateur, de sa température et de l'écartement entre les différentes parties du conformateur, il est possible de maîtriser l'épaisseur de la surface non expansée du profilé et/ou l'aspect de ladite surface. Dans la première partie du conformateur, et à son contact une mince couche de matériau se rigidifie évitant pour la suite toute expansion vers l'extérieur. Dans la deuxième partie du conformateur la masse thermoplastique s'expanse vers l'intérieur tandis que se poursuit la rigidification d'une épaisseur plus ou moins importante de matière au voisinage de la paroi du conformateur. Les avantages du procédé sont les suivants: - aucun espace ne séparant la filière de la première partie du conformateur, le risque de coincement de la matière entre filière et conformateur disparait, - la première partie du conformateur étant en contact avec la filière, l'alignement des deux pièces est aisé et demeure inchangé durant toute la durée de l'extrusion, - un léger désalignement éventuel entre cette première partie du conformateur et les suivantes peut être accepté sans risque de rupture par le profilé en formation, qui est protégé par la couche de matériau rigidifié formée dans la première partie du confor- mateur. Un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comprend en suivant la figure annexée une extrudeuse, non représentée, munie d'une filière (1) dans laquelle est maintenu ou ménagé un poinçon (2) retenant au maximum l'expansion de la matière et un conformateur en au moins deux parties (3) et (4). La première partie (3), munie de moyens de refroidissement, immédiate- ment au contact avec la sortie de la filière et placée sensiblement coaxialement avec cette dernière est représentée par une bague présentant une section droite d'entrée voisine de celle de la filière et de sortie identique à celle du profilé à obtenir. Elle est thermorégulée de manière à initier une rigidification superfi- cielle de la matière à son contact, tout en permettant un début de remplissage de l'intérieur par expansion de la matière vers l'inté- rieur; elle est de préférence isolée thermiquement de l'extrémité de la filière par des moyens appropriés. La seconde partie (4), pouvant ellemême être divisée et munie également de moyens de refroidissement, séparée de la première partie par un écartement de 1 à 10 cm et placée sensiblement dans l'axe de ladite première partie est représentée par un canal dont les sections droites 258 0542 d'entrée et de sortie sont identiques à celle du profilé à obtenir. La détermination des divers paramètres intervenant dans la réalisation du procédé conforme à l'invention est très simple pour tout homme de l'art. Elle résume en fait, une fois fixée la formula- tion de la composition de matière expansible à extruder, à choisir par le calcul et/ou l'expérience les conditions, c'est-à-dire principalement la vitesse et la température de l'extrusion. La matière plastique expansible travaillée conformément à l'invention peut être de tout type quelconque comme, par exemple à base de polystyrène, de polyethylène haute ou basse densité, de polychlorure de vinyle, de copolymère acrylonitrile-butadiène- styrène (ABS), de polyamide, de polycarbonate, de polyurethane. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter. EXEMPLE 1 La machine employee est une extrudeuse monovis diamètre 60 mm longueur de vis 1020 mm (17 fois le diamètre). Le profilé à obtenir présente une section sensiblement rectangulaire de largeur 120 mm et d'épaisseur 18 mm comportant quatre rainures rectangulaires en relief de sorte que la section du profilé est égale à 2380 mm2. Afin de concilier la capacité de plastification de l'extrudeuse et une bonne planeité de la face non rainurée du profilé, une vitesse maximum de 70 centimètres par minute a pu être atteinte, à partir de la formule suivante: résine polystyrène: 100 polymère agent facilitant l'extrusion: 3 lubrifiants: 0,8 agent gonflant (bicarbonate de sodium) 2 La longueur de la première partie du conformateur est égale à mm et un écart égal à 80 mm existe entre la première et la deuxième partie du conformateur. EXEMPLE 2 La machine employée est une extrudeuse double vis capable de plastifier environ 180 k/h de la matière utilisée. Le profilé à obtenir est de section carré de 50 mm de côté comportant un évidement central concentrique également carré, de 20 mm de c8té; l'épaisseur du tube est de 15 mm. La section est de 2100 mm2. Afin de concilier la capacité de plastification de l'extrudeuse et une bonne conformation des angles du tube, est utilisée une conformation en plusieurs parties séparées, à partir de la deuxième, par des zones en faible dépression destinées à éviter l'effondrement du profilé, dans lesquelles, de plus, une pulvérisation d'eau est appliquée au profilé. La formulation employée est la suivante: résine PVC: 100 polymère agent facilitant l'extrusion: 10 stabilisant: 3 lubrifiants: 1,3 agent gonflant (azodicarbonamide): 0,7 Une vitesse d'extrusion égale à 2,5 mètres par minute peut être atteinte. Dans ce cas la longueur de la première partie du conformateur est égale à 80 mm et un écart égal à 50 mm sépare la première de la deuxième partie du conformateur. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé d'extrusion de matières plastiques expansibles consistant à extruder la composition à l'état au moins incomplète- ment expansé, à travers une section de filière de surface sensible- ment égale à celle de l'entrée du conformateur chargé de définir la forme et les dimensions du profilé final à obtenir et présentant sensiblement la forme de cette dernière, en ménageant un espace vide de matière à l'intérieur du profilé en cours d'extrusion à travers ladite section, puis à contraindre la matière ainsi extrudée, immédiatement à la sortie de ladite section de filière et sensible- ment dans le prolongement de l'axe d'extrusion, dans un espace de conformation allongé et refroidi, ouvert à ses deux extrémités sur ledit axe d'extrusion et présentant une section de sortie identique à celle du produit final à obtenir, caractérisé en ce que l'espace de conformation allongé et refroidi est divisé en au moins deux parties séparées l'une de l'autre par un espace libre, la première partie n'excédant pas quelques centimètres de longueur et se trou- vant directement en contact avec la sortie de filière. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'écart entre les parties de l'espace de conformation est compris entre 1 et 10 cm. 3 - Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 2 à la fabrication de profilés en matière plastique à aâme allégée présentant une surface dense de densité sensiblement voisine de celle de la matière plastique de base non expansée.