Brevet FR2653702A1 — publié le 19910503

i L'invention concerne un procédé d'exploitation d'une installation pour l'extrusion de feuilles soufflées pour la fabrication d'une feuille de matière thermoplas- tique, l'installation pour l'extrusion de feuilles soufflées comprenant une tête de soufflage, sur la tête de soufflage une filière annulaire avec une lèvre de filière annulaire intérieure et/ou extérieure continue en métal pour la sortie de la matière thermoplastifiée, ainsi qu'un dispositif pour le soufflage du tube de film, et l'épaisseur de la feuille de matière plastique étant soumise, en fonction des valeurs d'épaisseur mesurées, à une correction des erreurs d'épais- seur dans la zone de la filière annulaire. L'invention con- cerne également une installation pour l'extrusion de feuilles soufflées aménagée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il va de soi que le dispositif pour le soufflage du tube de film sortant de la tête de soufflage en vue d'ob- tenir un film en bulle peut également assurer un refroidis- sement intérieur. Le film en bulle est mis à plat en continu et constitue la feuille de matière plastique qui est enroulée en bobine sous la forme de deux bandes monocouches ou de tube de film mis à plat à deux couches. Des erreurs d'épaisseur dans la feuille de matière plastique sont dues à différentes causes, par exemple parce que les éléments de construction de la filière annulaire ne sont pas parfaitement circulaires pour des raisons relevant de la technique de fabrication et ne peuvent être disposés de manière concentrique idéale les uns par rapport aux autres. Mais des erreurs d'épaisseur peuvent également être imputables à des gradients de tempé- rature dans le tube de film, à une distribution variable des masses et à d'autres perturbations. La correction des erreurs d'épaisseur est nécessaire parce que le traitement ultérieur des feuilles de matière plastique réclame une épaisseur de feuille constante avec des tolérances serrées, mais également pour assurer que les feuilles dematière plastique puissent être enroulées de manière suffisamment précise en une bobine de contour cylindrique. La formulation selon laquelle l'épais- seur de la feuille de matière plastique est soumise, en fonc- tion des valeurs mesurées de l'épaisseur, à une correction des erreurs d'épaisseur dans la zone de la filière annulaire traduit le fait qu'une action est exercée à cet endroit sur le tube de film et que l'épaisseur de la feuille de matière plastique est donc influencée indirectement par l'intermé- diaire du tube de film. Pour la détermination des erreurs d'épaisseur, il est possible d'effectuer une mesure correspondante sur le tube de film ou directement sur la feuille de matière plas- tique avant l'enroulement de ladite feuille de matière plastique en bobine, mais on peut également réaliser une détermination indirecte en mesurant le contour de la bobine en formation. Par le procédé bien connu qui constitue le point de départ de l'invention (DE 2 950 003, DE 3 002 903), le comportement rhéologique du tube de film qui dépend de la température est mis à profit pour la correction des erreurs d'épaisseur. On effectue un refroidissement ou un échauf- fement variable par zones. A cet effet, la tête de soufflage est divisée dans la région de la filière annulaire en sec- teurs thermiques qui sont commandés par le dispositif de mesure du profil d'erreur d'épaisseur par l'intermédiaire d'un ordinateur. Il en résulte une action gênante sur la qualité optique des feuilles de matière plastique produites. De plus, l'effet de correction obtenu est perfectible dans une large mesure. Le plus souvent, il est nécessaire, lors de l'enroulement de la feuille de matière plastique en bobine, d'effectuer en plus une distribution des erreurs. Pour permettre la réalisation de celle-ci, la tête de souf- flage avec la filière annulaire est animée d'un mouvement périodique le plus souvent tournant dans les deux sens et/ou le dispositif dit de mise à plat effectue un déplacement périodique correspondant. Cela est coûteux. L'invention a pour objet de conduire le procédé décrit ci-dessus de telle façon qu'il permet une correction des erreurs d'épaisseur considérablement améliorée par rapport aux mesures bien connues. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'on travaille avec au moins une lèvre de filière annulaire à déformation élastique, que la lèvre de filière annulaire à déformation élastique est mise en précontrainte par au moins l'un des éléments de réglage répartis sur sa périphérie et agissant sensiblement dans le sens radial, et que la correction des erreurs d'épaisseur est réalisée, par l'intermédiaire de la déformation élastique de cette lèvre de filière annulaire, par les éléments de réglage agissant dans le sens radial. Dans le cadre de l'invention, il est avantageux de travailler avec une lèvre de filière annulaire extérieure à déformation élastique parce qu'une lèvre de filière annulaire extérieure peut être raccordée facilement aux éléments de réglage. En particulier pour des têtes de soufflage avec des filières annulaires de grand diamètre, il est cependant également possible de travailler avec une lèvre de filière annulaire intérieure à déformation élastique. La combinaison des deux mesures est possible. Dans tous les cas, l'invention permet, avec une mesure directe ou indirecte suffisamment précise du profil d'erreur d'épaisseur, de renoncer complètement à des mesures de répartition des erreurs, par exemple à la rotation alternante de la tête de soufflage et/ou d'un dispositif de mise à plat, et de réali- ser néanmoins une bobine présentant un contour cylindrique très précis. Pour la mesure de l'erreur d'épaisseur, on dispose de méthodes de mesure les plus diverses. Lorsqu'il s'agit d'une mesure de l'erreur d'épaisseur effectuée directement sur la feuille de matière plastique, il est possible de travailler avec une mesure par irradiation. Mais on peut également faire appel à des mesures de température dans-la région du tube de film sortant de la filière annulaire. Dans le cas d'une mesure indirecte de l'erreur d'épaisseur de la feuille de matière plastique, il est possible de mesurer le contour de la bobine en formation et d'effectuer la correc- tion des erreurs d'épaisseur en cas d'écart de ce contour par rapport au contour cylindrique prédéterminé. Il va de soi que l'on travaille alors avec les dispositifs de mesure et de réglage assistés par ordinateur habituels. En travaillant d'après le procédé selon l'inven- tion, une pluralité d'éléments de réglage est généralement disposée sur la périphérie de la lèvre de filière annulaire à déformation élastique. On peut utiliser par exemple 50 à 100 éléments de réglage. La lèvre de filière annulaire extérieure subit par la précontrainte une précompression. La lèvre de filière annulaire intérieure subit par la précon- trainte une précontrainte en traction. Dans tous les cas, la ou les lèvre(s) de filière annulaire précontrainte(s) est O10 (sont) en quelque sorte montée(s) sur les éléments de réglage, à savoir dans le sens de la statique et considérée(s) en projection développée comme une poutre continue. L'invention repose sur la découverte qu'une lèvre de filière annulaire déformable de manière élastique ainsi disposée et soutenue statiquement peut être déformée par zones, sans perturbation de la cohérence générale, dans le sens d'une correction des erreurs d'épaisseur en déplaçant en conséquence l'élément de réglage actionné en supplément pour la correction de l'erreur. Rapportée à l'épaisseur de la fente annulaire, cette défor- mation peut être sur chaque lèvre de filière annulaire une déformation positive ou négative. En détail, il existe plusieurs possibilités pour la réalisation ultérieure du procédé. C'est ainsi que les élé- ments de réglage peuvent être actionnés de façon à obtenir d'un élément de réglage à l'autre ou par groupes un ajustage variable sur la périphérie de la lèvre de filière annulaire. Dans le cadre de l'invention, il est possible de travailler avec des éléments de réglage les plus divers. Dans le cas le plus simple, ceux-ci peuvent être constitués par des vis qui sont déplacées manuellement ou par l'intermédiaire de servomoteurs associés en vue de la correction des erreurs d'épaisseur. Mais en général, on choisira des éléments de réglage qui peuvent être intégrés sans difficulté comme organes de réglage dans des commandes ou circuits de réglage adéquats. A ce propos, un mode de réalisation préféré de l'invention est caractérisé par le fait qu'il fait appel à des éléments de réglage piézoélectriques et qu'auxdits élé- ments de réglage piézoélectriques est appliquée, pour le réglage de la précontrainte, une tension électrique initiale qui est variée pour la correction de l'erreur d'épaisseur. En particulier dans ce cas, il est recommandé pour des rai- sons de symétrie d'utiliser des éléments de réglage iden- tiques et de répartir ceux-ci à des distances égales sur la périphérie de la lèvre de filière annulaire associée. Des éléments de réglage de ce genre sont bien connus en soi et aussi pour des groupes de calibrage dans un dispositif d'ex- trusion pour des matières thermoplastiques (DE 3 427 915). Le comportement d'une lèvre de filière annulaire à défor- mation élastique sous l'influence des éléments de réglage mis en oeuvre et actionnés conformément au procédé selon l'invention peut être déterminé expérimentalement. Mais il est également possible d'effectuer une analyse mathématique précise avec les moyens auxiliaires de la mécanique théorique en recourant à la méthode des éléments finis. Il va de soi que les déformations provoquées par l'intermédiaire des élé- ments de réglage sont très faibles et se situent par exemple dans la plage micrométrique. De manière inattendue, elles suffisent cependant pour la correction des erreurs d'épais- seur. En général, les lèvres de filières annulaires seront conçues de façon à pouvoir obtenir des déformations allant jusqu'à 200 4m, ce qui permet, pour une largeur de la fente annulaire d'environ un millimètre, une variation de 20 % des tolérances d'épaisseur. L'invention a également pour objet une installation pour l'extrusion de feuilles soufflées du genre décrit plus haut qui est aménagée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il est alors prévu au moins une lèvre de filière annulaire déformable de manière élastique, ladite lèvre de filière annulaire présentant des éléments de réglage répar- tis sur sa périphérie et agissant sensiblement dans le sens radial, et lesdits éléments de réglage étant intégrés comme organe de réglage dans un dispositif pour la correction des erreurs d'épaisseur. Il est prévu dans le cadre de l'inven- tion que la lèvre de filière annulaire comporte sur sa face opposée à la fente, des conformations favorisant la déforma- tion, par exemple des rainures s'étendant dans le sens axial. Pour cette installation pour l'extrusion de feuilles souf- flées, les éléments de réglage sont réalisés de préférence sous la forme d'éléments de réglage piézoélectriques qui définissent avec une tension électrique initiale prédétermninéeune po- sition initiale de la lèvre de filière annulaire et respec- tivement des lèvres de filières annulaires, la correction des erreurs d'épaisseur étant réalisée par différentes va- riations positives et négatives de la tension électrique initiale sur les différents éléments de réglage ou sur dif- férents groupes d'éléments de réglage. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente le schéma d'une installation aménagée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour l'exploitation de l'installation. La figure 2 représente, à une échelle considérable- ment plus grande par rapport à la figure 1, une vue en coupe de l'objet de la figure 1 suivant la ligne A-A, avec lèvre de filière annulaire et éléments de réglage. La figure 2A représente à plus grande échelle le détail B de la figure 2. La figure 2B représente à plus grande échelle le détail C de la figure 2. La figure 3 représente un graphique expliquant le procédé selon l'invention. L'installation pour l'extrusion de feuilles souf- flées représentée dans la figure 1 est conçue pour la fabri- cation d'une feuille de matière thermoplastique. L'instal- lation pour l'extrusion de feuilles soufflées comprend une extrudeuse 1, une tête de soufflage 2, dans la tête de souf- flage 2 une filière annulaire extérieure circulaire 3 avec une lèvre de filière annulaire extérieure 4 fermée sur la périphérie et réalisée de préférence en acier. La filière annulaire 3 est aménagée pour la sortie du tube de film thermoplastique 5. Il est prévu un dispositif de soufflage pour la transformation du tube de film 5 en bulle de feuille soufflée 6, qui assure en même temps un échange d'air intérieur et donc un refroidissement intérieur. Dans l'exem- ple de réalisation, la bulle de feuille soufflée 6 est com- primée par l'intermédiaire d'un dispositif de mise à plat 7, séparée en deux bandes de film plastique 8 dont celle de droite est représentée. Elle est enroulée en une bobine 9 qui présente une forme pratiquement parfaitement cylindrique. A cet effet, des mesures particulières ont été réalisées. On remarque un dispositif 10a pour la mesure du profil d'er- reur d'épaisseur sur la bulle de feuille soufflée 6 et une mesure supplémentaire du contour de la bobine 9 est effectuée en lOb pour détecter des écarts par rapport à la forme cylin- drique. Dans la région de la filière annulaire 3 est effec- tuée une correction des erreurs d'épaisseur en fonction des valeurs mesurées pour le profil d'erreur d'épaisseur, à sa- voir avec des éléments de réglage particuliers 11. Dans la figure 2, quelques-uns des nombreux élé- ments de réglage 11 répartis sur la périphérie de la lèvre de filière annulaire extérieure 4 sont indiqués par des flè- ches. Il ressort d'un examen comparé des figures 1 et 2 que la lèvre de filière annulaire 4 est déformable. A cet effet, la figure 2A indique par une ligne en traits mixtes 12 que le diamètre de la lèvre de filière annulaire 4 et respecti- vement sa périphérie peuvent varier sous l'influence des éléments de réglage 11. Pour cela, à la figure 2B, une ligne en traits mixte 13 illustre en plus, avec une forte exagéra- tion, que des déformations analogues par zones sont également possibles. En raison de la précontrainte, les déformations peuvent être réalisées de façon à obtenir une augmentation ou une diminution de l'épaisseur de la fente annulaire. Pour la réalisation de la précontrainte, les éléments de réglage 11 agissant sensiblement dans le sens radial sont raccordés à la lèvre de filière annulaire 4, avec répartition sur la périphérie de celle-ci, et activés. Les dispositifs a, lOb pour la mesure du profil d'erreur d'épaisseur agis- sent par-l'intermédiaire d'un calculateur de correction des erreurs d'épaisseur 14 sur les éléments de réglage 11. La lèvre de filière annulaire 4 peut présenter sur sa face extérieure opposée à l'espace de fente, des conformations favorisant la déformation, à savoir des rainures 15 orientées dans le sens axial comme cela est indiqué dans la figure 2A. Dans l'exemple de réalisation, les éléments de réglage 11 peuvent être réalisés sous la forme d'éléments de réglage piézoélectriques. Dans l'exemple de réalisation, ils définissent, avec une tension électrique initiale pré- déterminée, une position initiale de la lèvre de filière an- nulaire 4 précontrainte par application d'une pression. Cet- te application de pression se fait dans le sens radial et est indiquée dans la figure 2 par des flèches 16 sur les éléments de réglage 11, orientées radialement vers l'inté- rieur. La correction des erreurs d'épaisseur se fait par des variations positives et négatives variables de la tension électrique initiale sur les différents éléments de réglage 11 ou sur certains groupes d'éléments de réglage. Ces variations provoquent des changements de la pression appliquée à la lèvre de filière annulaire 4 qui sont superposés à la pré- compression et indiqués dans la figure 2 par des doubles flèches 17 en traits minces. On obtient ainsi par zones des déformations qui réalisent la correction des erreurs d'épais- seur. Dans la figure 3, on remarque un graphique infé- rieur. L'axe de l'abscisse correspond quant à sa longueur à une projection développée de la lèvre de filière annulaire 4. Répartis sur sa périphérie sont disposés une pluralité d'élé- ments de réglage piézoélectriques 11, c'est-à-dire un nombre considérablement plus grand que celui indiqué dans la figure 2, conformément aux sections de l'axe de l'abscisse. Le graphique médian dans la figure 3 illustre le profil d'erreur d'épaisseur sur la largeur de la totalité de la feuille de matière plastique associée à la filière annulaire 3 et définie par la bulle de feuille soufflée 6. Sur l'axe de l'ordonnée du graphique médian de la figure 3, les erreurs d'épaisseur sont indiquées en pourcentage. Il a été enregis- tré avec le dispositif 10a pour la mesure du profil d'erreur d'épaisseur représenté dans la figure 1. Si, dans la repré- sentation graphique médiane, l'axe de l'abscisse représente la ligne de zéro pour l'erreur d'épaisseur, on remarque dans le champ (+) des erreurs d'épaisseur positives et dans le champ (-), des erreurs d'épaisseur négatives qui sont ré- parties sur la périphérie de la bulle de feuille de matière plastique 6. Le graphique supérieur de la figure 3 concorde quant aux axes de l'abscisse et de l'ordonnée avec le gra- phique médian de la même figure. Il illustre la correction des erreurs d'épaisseur obtenue selon l'enseignement de l'invention. On remarque que les erreurs d'épaisseurs positives et les erreurs d'épaisseur négatives ont diminué considérablement et qu'elles ont pratiquement disparu en- tièrement par endroits. Pour expliquer la correction des erreurs d'épaisseur, il est fait encore une lfois référence au graphique inférieur de la figure 3. Dans cette représen- tation graphique, l'ordonnée indique la tension électrique initiale appliquée aux éléments de réglage piézoélectriques répartis sur la périphérie, à savoir sous la forme de blocs de tension U. On a réalisé ainsi une précompression dans la lèvre de filière annulaire 4. En fonction des erreurs - d'épaisseur dans le profil d'erreur d'épaisseur du graphique médian de la figure 3, des tensions électriques superposées ont été appliquées aux éléments de réglage 11, ce qui a permis d'obtenir en fin de compte la correction très remar- quable des erreurs d'épaisseur. REVENDICATIONS 1. Procédé d'exploitation d'une installation pour l'extrusion de feuilles soufflées pour la fabrication d'une feuille de matière thermoplastique, l'installation pour l'extrusion de feuilles soufflées comprenant une tête de soufflage, sur la tête de soufflage une filière annulaire avec une lèvre de filière annulaire intérieure et/ou exté- rieure continue en métal pour la sortie de la matière ther- moplastifiée, ainsi qu'un dispositif pour le soufflage du tube de film, et l'épaisseur de la feuille de matière plas- tique étant soumise, en fonction des valeurs d'épaisseur mesurées, à une correction des erreurs d'épaisseur dans la zone de la filière annulaire, caractérisé par le fait qu'il utilise au moins une lèvre de filière annulaire à déforma- tion élastique; que la lèvre de filière annulaire à défor- mation élastique est mise en précontrainte par au moins l'un des éléments de réglage répartis sur sa périphérie et agissant sensiblement dans le sens radial, et que la correc- tion des erreurs d'épaisseur est réalisée, par l'intermé- diaire de la déformation élastique de la lèvre de filière annulaire, par les éléments de réglage agissant dans le sens radial. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il utilise une lèvre de filière annulaire extérieure à déformation élastique. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il utilise une lèvre de filière annulaire intérieure à déformation élastique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé par le fait que les éléments de réglage répartis sur la périphérie de la lèvre de filière annulaire sont actionnés de façon à obtenir un effet de réglage variable d'un élément de réglage à l'autre ou d'un groupe d'éléments de réglage à l'autre. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il utilise des éléments de réglage piézoélectriques et que, pour le réglage de la précontrainte, une tension électrique initiale est appliquée aux éléments de réglage piézoélectriques et variée pour la correction des erreurs d'épaisseur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il utilise des élé- ments de réglage identiques. 7. Installation pour l'extrusion de feuilles souf- flées pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, dont la structure fondamentale est celle décrite dans la revendication 1 et qui comprend au moins une lèvre de filière annulaire (4) à déformation élas- tique, ladite lèvre de filière annulaire (4) présentant des éléments de réglage (11) répartis sur sa périphérie et agis- sant sensiblement dans le sens radial, et lesdits éléments de réglage (11) étant intégrés en tant qu'organes de réglage dans un-dispositif pour la correction des erreurs d'épais- seur. 8. Installation pour l'extrusion de feuilles soufflées selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le dispositif (10a, lOb, 14) pour la correction des erreurs d'épaisseur comprend un calculateur de correction d'erreurs d'épaisseur (14). 9. Installation pour l'extrusion de feuilles souf- flées selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée par le fait que la lèvre de filière annulaire (4) comporte du côté opposé à l'espace de fente des conformations (15) favorisant la déformation, par exemple des rainures orientées dans le sens axial. 10. Installation pour l'extrusion de feuilles souf- flées selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, carac- térisée par le fait que les éléments de réglage (11) sont réalisés sous la forme d'éléments de réglage piézoélectriques qui, au moyen d'une tension électrique initiale prédéterminée, définissent une position initiale (12) de la lèvre de filière annulaire (4) mise en précontrainte par l'application d'un effort de pression, et que la correction des erreurs d'épais- seur (13) est réalisée par des variations positives ou né- gatives variables de la tension électrique initiale sur les différents éléments de réglage (11) ou sur différents groupes d'éléments de réglage.