Brevet FR2630963A1 — publié le 19891110

APPAREILLAGE POUR L'EXTRUSION DE TUBES PLASTIQUES HOMOGENES PROCEDE DE FABRICATION DE TUBES HOMOGENES AU MOYEN DE L'APPAREILLAGE La présente invention concerne un appareillage et un procédé pour l'extrusion de tubes plastiques homogènes. On utilise couramment des tubes plastiques dans les canalisa- tions en raison de leur légéreté, de leur facilité de pose et de raccordement et de leur résistance à la corrosion. Ces tubes plastiques connus depuis plusieurs décennies sont toujours fabriqués selon le principe d'origine au moyen d'un appa- reillage illustré en Figure 1. Cet appareillage ou tête d'extrusion, alimenté en matière plastique fondue par une extrudeuse à laquelle il est fixé dans l'axe d'extrusion, est formé de deux pièces principales entre lesquelles circule la matière fondue jusqu'à la sortie de la filiè- re. La pièce centrale formant l'ébauche interne du tube comportant le poinçon et le mandrin, est constituée schématiquement de deux parties coniques unies l'une à l'autre dans leur plus grande base, le poinçon étant le c8ne divergent par rapport à la sortie d'extru- deuse et le mandrin étant la partie convergente vers la sortie de la filière. Ce mandrin est fixé au moyen d'ailettes à la pièce formant la partie externe de l'appareillage de façon à laisser un canal tubulaire libre entre les deux pièces de la sortie d'extrudeuse à-la sortie de filière dudit appareillage. Cet appareillage a peu évolué dans le temps, par contre les machines d'extrusion sur lesquelles il se raccorde sont de plus en plus performantes et présentent des débits de matière de plus en plus importants. Ceci conduit, malgré les soins des fabricants de ces matériels de fabrication de tubes, à des différences de tempéra- tures notables dans la veine de matière plastique fondue issue de ces machines d'extrusion entraînant des différences de viscosité importantes de la matière plastique entre les différents points de l'appareillage. Ces variations de viscosité engendrent des fluctua- tions de débit et entrainent des écarts sensibles d'épaisseur sur le tube fini. Pour remédier à cet inconvénient, les constructeurs de matériel augmentent de plus en plus les volumes de matière contenus dans cet appareillage afin de diminuer ces écarts de températures, ou encore corrigent à la sortie de l'appareillage les écarts d'épaisseur par des systèmes divers de centrage automatique: soit par déplacement mécanique relatif du poinçon et mandrin par rapport à la filière, soit en créant des températures différentes à la périphérie de la filière. De tels systèmes de correction nécessitent des moyens élaborés de mesure en continu de l'épaisseur sur la circonférence du tube fini. L'appareillage selon l'invention permet de régulariser en permanence la température de la matière issue de l'extrudeuse en faisant absorber à l'ensemble de la matière les variations de température locale dans la veine de matière. La température de la matière dans l'appareillage devenant naturellement homogène, tout moyen de centrage du tube fini devient inutile, en dehors bien entendu du réglage initial de la mise en route de la chaine de production. Cet appareillage permet en outre d'améliorer les débits de la machine d'extrusion tout en réalisant un tube homogène dont les différences d'épaisseur de la paroi demeurent peu sensibles. Comme pour les appareillages destinés à la fabrication de tubes multicouches, l'appareillage selon l'invention, alimenté par une extrudeuse, possède en sortie de cette dernière une tête de répar- tition. Cette tête de répartition, à priori inutile dans la fabrica- tion de tube homogène puisqu'elle sert dans la fabrication des tubes multicouches à réunir des flux de matière de compositions différentes, permet, comme on le voit dans la suite, de faire absorber à l'ensemble de la matière plastique fondue les variations de températures locales dues à l'extrudeuse. L'appareillage est composé d'une tête de répartition, possédant des moyens de chauffage et de régulation, permettant de diviser en deux flux le flux principal sortant de l'extrudeuse. Chacun de ces flux alimente un canal annulaire. La veine de matière à l'état fondu est ainsi divisée dans deux canaux tubulaires qui peuvent se rejoin- dre dans l'appareillage mais de préférence se rejoignent sensible- ment au niveau de l'outillage d'extrusion constitué du mandrin et de la filière. On comprend l'intérêt d'un tel appareillage quand on sait que selon l'appareillage de l'art antérieur une différence de température dans la veine de matière fondue sortant de l'extrudeuse va se transmettre axialement dans tout l'appareillage d'extrusion, à défaut de moyens de compensation extérieurs, jusqu'à la sortie de filière avec pour conséquence les inconvénients signalés. Selon l'appareillage de l'invention la perturbation de température dans la veine est supprimée. Du fait de la division en deux du flux, la différence de température va d'abord se transmettre axialement dans un des flux, mais va être déviée radialement quand la matière entre dans un des deux canaux annulaires. En outre cette différence de température va influencer effectivement la répartition de chacun des flux, mais comme cette répartition se fait annulairement, les deux flux se trouvent en opposition et les fluctuations de température se trouvent annulées au point de rencontre des deux canaux tubulaires. Enfin les anomalies de température sont préalablement sensiblement atténuées du fait de la division en deux de la veine qui permet d'augmenter sensiblement la surface d'étalement de la matière fondue dans l'appareillage. De façon simplifiée cet appareillage est caractérisé en ce que l'alimentation en matière en provenance de l'extrudeuse est divisée dans une tête de répartition en deux alimentations de deux canaux annulaires indépendants se rejoignant de préférence au niveau de l'outillage d'extrusion. Les deux alimentations sont calculées de façon à permettre la circulation de deux flux de débits sensiblement équivalents et sont dirigées de préférence sensiblement en opposition vers l'extérieur. La Figure 2 annexée permet de mieux comprendre l'invention. Cette Figure détaille et illustre une coupe d'un type d'appareil- lage. Cet appareillage est constitué de l'ensemble tête de répar- tition (A) et outillage d'extrusion (B). La tête de répartition comprend un canal d'alimentation (1) relié à la sortie d'une extru- deuse non représentée disposée de préférence sensiblement dans l'axe de l'outillage, ledit canal est divisé en deux canaux sensiblement divergents (2), (3) d'alimentation de deux canaux annulaires (4), (5) convergeant l'un vèrs l'autre juoqu'à un point de rencontre situé de préférence sensiblement au niveau de l'outillage d'extru- sion. L'outillage d'extrusion est connu s'agissant d'un système mandrin (6)-filière (7) classique. Un autre avantage de l'appareillage est la suppression des ailettes de support de la pièce centrale de l'art antérieur consti- tuée du poinçon et du mandrin. Selon l'invention les canaux annulai- res ne sont pas en contact direct avec le canal de sortie de l'ex- trudeuse mais réunis à ce canal par l'intermédiaire de deux canaux divergents. Ce type de disposition permet de fixer la pièce centrale (8) maintenant également le mandrin de l'outillage d'extrusion, directement à la partie externe de l'appareillage sans l'interven- tion d'ailettes. Des moyens (9)(10) d'épaisseur réglable permettant d'éloigner plus ou moins le mandrin de la pièce centrale servent à augmenter ou à diminuer le volume des canaux annulaires dans leurs zones de convergence (11)(12). Cette intervention sur le volume de ces canaux influence le réglage des flux de matière dans les canaux divergents (2)(3). L'appareillage selon l'invention permet la fabrication de tubes monocouches homogènes de très bon aspect possédant d'excellentes caractéristiques mécaniques et présentant sensiblement peu d'écarts d'épaisseur sur la paroi. Cette régularité d'épaisseur de la paroi de tubes est obtenue sans qu'il soit nécessaire de recentrer l'ou- tillage d'extrusion en fonction des variations de température dans la veine d'entrée de matière plastique fondue. Plus particulièrement le procédé de fabrication de tube homo- gène selon l'invention consiste: - à alimenter en matière plastique fondue, au moyen d'une extrudeuse, une tête de répartition (A) comprenant un canal d'ali- mentation (1) relié à la sortie de l'extrudeuse, ledit canal divisé en deux canaux divergents (2)(3) permet le passage de la matière plastique à l'état fondu dans deux canaux annulaires (4)(5) super- posés convergeant l'un vers l'autre jusqu'à un point de rencontre situé dans l'appareillage de préférence sensiblement au niveau de l'outillage d' extrusion - à réunir les deux flux de matière plastique audit point de rencontre, de préférence entre le mandrin (6) et la filière (7) de l'outillage d'extrusion. Comme pour un procédé d'extrusion classique l'appareillage est maintenu à la température convenable pour la transformation de la matière plastique employée. Selon le procédé, outre la régularité d'épaisseur, le tube obtenu est parfaitement homogène. Contrairement à ce qu'on aurait pu attendre, la réunion de matière en sortie des deux canaux annulaires n'est absolument pas marquée dans le tube final. Il y a cohésion complète des deux flux lors du passage dans l'outillage d'extrusion. Au moyen de l'appareillage et du procédé selon l'invention, dans les conditions d'extrusion propres à chaque matière plastique considérée, on peut réaliser tout type de tube plastique connu. R E V E N D ICATIONS 1.- Appareillage pour la fabrication par extrusion de tubes plastiques homogènes constitué d'un ensemble tête de répartition (A) et outillage d'extrusion (B) formé d'un mandrin (6) et d'une filière (7), la tête de répartition comprenant un canal d'alimenta- tion (1) relié à la sortie d'une extrudeuse, ledit canal étant divisé en deux canaux sensiblement divergents (2)(3) d'alimentation de deux canaux annulaires (4)(5) convergeant l'un vers l'autre jusqu'à un point de rencontre situé dans l'appareillage de préférence sensiblement au niveau de l'outillage d'extrusion. 2.- Procédé de fabrication de tubes homogènes par extrusion de matière plastique consistant à alimenter en matière plastique fondue, au moyen d'une extrudeuse, une tête de répartition (A) comprenant un canal d'alimentation (1) relié à la sortie de l'extru- deuse, ledit canal divisé en deux canaux divergents (2)(3) permet- tant le passage de la matière plastique à l'état fondu dans deux canaux annulaires (4)(5) superposés convergeant l'un vers l'autre jusqu'à un point de rencontre situé dans l'appareillage de préférence sensiblement au niveau de l'outillage d'extrusion (B) entre le mandrin (6) et la filière (7), et, consistant à réunir les deux flux de matière plastique audit point de rencontre.