Brevet FR2813551A1 — publié le 20020308

La présente invention concerne une ligne d'extrusion pour la fabrication d'un produit plat en matière thermoplastique. Ce produit peut être, selon son épaisseur et ses dimensions, un film, une feuille ou une plaque, et la matière thermoplastique peut notamment être du polystyrène, de l'ABS, du polyéthylène ou du polypropylène. Une ligne d'extrusion de matière thermoplastique comprend une unité d'acheminement de la matière thermoplastique, une tête d'extrusion ou "filière", reliée à une extrémité de l'unité d'acheminement, et une calandre de captation de la matière extrudée, située immédiatement en aval de la tête d'extrusion. Ladite unité d'acheminement comporte une trémie à son extrémité opposée à celle reliée à la tête d'extrusion, par laquelle elle reçoit la matière thermoplastique sous forme de granulés, et comprend des moyens de chauffage pour permettre la fusion de la matière thermoplastique en elle ainsi qu'une vis sans fin pour acheminer et mettre cette matière en pression au fur et à mesure de la fusion de celle-ci. La tête d'extrusion est constituée principalement de deux pièces assemblées délimitant entre elles un conduit d'écoulement de la matière thermoplastique. Ce conduit s'évase et s'amincit dans le sens de l'écoulement de la matière, puis débouche, du côté de la tête opposé à l'unité d'acheminement, entre deux lèvres d'extrusion. Compte tenu des contraintes qu'elle subit, particulièrement en termes de pression (2 à 300 bars), la tête d'extrusion est en matériau métallique et a une structure massive, de sorte que son poids total peut varier de 300 à 1000 kg environ selon les lignes d'extrusion. La tête d'extrusion doit être ouverte dans certains cas, notamment pour nettoyer le conduit d'écoulement lorsqu'il s'agit de passer d'une matière thermoplastique à une autre. Cette opération est réalisée par désassemblage et séparation des deux pièces qui constituent la tête d'extrusion. En outre, la tête d'extrusion comprend une barre transversale à la direction d'écoulement de la matière, dite "barre d'étranglement" ou "choke bar" en anglais, située dans la zone d'évasement du conduit d'écoulement, dont la hauteur dans ce conduit est réglable. Cette barre a pour fonction de parfaitement répartir la matière sur l'ensemble de la largeur du conduit et de régulariser l'écoulement de cette matière. La hauteur de cette barre est réglable au moyen de vis d'actionnement engagées dans des trous qui sont aménagés dans l'une des pièces formant la tête d'extrusion. La calandre, quant à elle, est constituée par au moins deux rouleaux placés immédiatement en aval des lèvres de la tête d'extrusion, les axes de ces rouleaux étant situés dans un plan perpendiculaire au conduit d'écoulement de la matière au travers de la tête d'extrusion. Selon une technique classique, une ligne d'extrusion comprend une tête d'extrusion s'étendant globalement dans une direction horizontale, et les axes des rouleaux de la calandre sont donc situés dans un plan vertical. Selon une autre technique, la tête d'extrusion est positionnée de manière à s'étendre globalement dans une direction inclinée par rapport à l'horizontale, et les axes des rouleaux de la calandre sont alors situés dans un plan incliné perpendiculaire à cette direction. Cette inclinaison de l'ensemble tête d'extrusion / calandre permet d'améliorer la qualité du produit extrudé, notamment au niveau de la face inférieure de celui-ci, et d'obtenir une plus grande facilité de réglage de la tête d'extrusion en fonction des conditions d'extrusion. Dans le cas d'une telle tête d'extrusion inclinée, l'opération précitée d'ouverture de cette tête est réalisée par démontage soit de la pièce inférieure soit de la pièce supérieure. Lesdites vis d'actionnement sont fortement inclinées par rapport à la direction générale du conduit d'écoulement, de manière à ce que les têtes de ces vis soient positionnées suffisamment à distance du rouleau adjacent de la calandre pour rester aisément accessibles. Ces têtes d'extrusion inclinées ont pour inconvénient d'impliquer beaucoup d'efforts et de précautions lors des opérations précitées d'ouverture et de refermeture, compte tenu de la nécessité de positionner la pièce inférieure de manière inclinée au moment de son réassemblage avec la pièce supérieure, ou inversement. II arrive que des endommagements soient causés à la tête d'extrusion lors de ces opérations. Un autre inconvénient est que les vis d'actionnement fortement inclinées de ces têtes d'extrusion impliquent, pour leur manoeuvre, d'exercer des efforts dans un plan incliné. II en résulte une difficulté de manoeuvre certaine et une difficulté pour réaliser un réglage précis du serrage ou desserrage de ces vis. Un contrôle parfait du positionnement de la barre d'étranglement n'est donc pas obtenu. En outre, il doit exister un dégagement suffisant autour des têtes d'extrusion pour permettre les opérations d'ouverture et fermeture, ce qui conduit, compte tenu de l'inclinaison de ces têtes, à placer les organes de la ligne d'extrusion en hauteur, particulièrement la ou les unités d'acheminement précitées, qui sont lourdes et volumineuses. II en résulte que ces lignes d'extrusion ont un encombrement important et que les bâtis qu'elles comprennent pour supporter leurs organes en hauteur ont des structures relativement complexes. La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients précités. Elle a pour objectif principal de fournir une ligne d'extrusion dont la tête d'extrusion peut être ouverte et refermée facilement, tout en conservant les avantages d'une tête d'extrusion inclinée. Un autre objectif de l'invention et d'obtenir un contrôle notablement amélioré du positionnement de la barre d'étranglement. Un autre objectif encore de l'invention est d'obtenir une ligne d'extrusion ayant un encombrement réduit par rapport aux lignes d'extrusion existantes et comprenant des bâtis de support des organes constitutifs de cette ligne d'extrusion ayant une structure simplifiée. La ligne d'extrusion qu'elle concerne comprend, de manière connue en soi, une tête d'extrusion, orientée globalement selon une direction sensiblement horizontale et délimitant un conduit d'écoulement de la matière, et une calandre de captation de la matière extrudée, incluant deux rouleaux situés immédiatement en aval de la tête d'extrusion, dont les axes sont contenus dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction d'extrusion. Selon l'invention, ledit conduit d'écoulement comprend deux portions de conduit, à savoir une portion de conduit amont et une portion de conduit aval ; ces deux portions de conduit ont des longueurs différentes et forment un angle inférieur à 180 entre elles dans le plan transversal à la tête d'extrusion qui passe par l'ensemble de ce conduit, la portion de conduit amont s'étendant sur plus de la moitié de la distance séparant les orifices amont et aval du conduit, tandis que la portion de conduit aval s'étend sur moins de la moitié de cette distance et est orientée sensiblement perpendiculairement audit plan contenant les axes des rouleaux de la calandre. Les termes "amont" et "aval" se définissent bien entendu en référence au sens d'écoulement de la matière thermoplastique au travers de la tête d'extrusion. La tête d'extrusion selon l'invention comprend ainsi un conduit d'écoulement en deux portions, la portion de conduit amont s'étendant sur la majeure partie de la tête d'extrusion, en particulier dans un plan horizontal, tandis que la portion de conduit aval est inclinée par rapport à ce plan horizontal. II résulte que cette tête de d'extrusion combine les avantages d'une tête d'extrusion horizontale, d'une part, c'est-à-dire en particulier facilité d'ouverture / fermeture, et non-nécessité de surélever les organes de la ligne d'extrusion, et d'une tête d'extrusion inclinée, d'autre part, c'est-à-dire amélioration de la qualité du produit extrudé et facilité de réglage. En outre, lorsque cette tête d'extrusion comprend une barre d'étranglement, les vis d'actionnement qui permettent de régler cette barre peuvent être positionnées selon une direction sensiblement verticale, et donc avoir une longueur plus réduite que les vis d'actionnement d'une tête d'extrusion inclinée. Cette orientation et cette limitation de longueur permettent de faciliter l'exercice des efforts de serrage ou desserrage de ces vis. Elles permettent également de réduire les déformations ou dilatations de ces dernières et donc d'éliminer, ou de réduire fortement, les imprécisions de positionnement de cette barre d'étranglement. La portion de conduit aval peut être strictement perpendiculaire audit plan contenant les axes des rouleaux de la calandre, ce qui est le cas le plus général, mais peut également être orientée selon un angle allant de plus ou moins Z0 par rapport à cette perpendiculaire, sans sortir du cadre de l'invention. Pour sa bonne compréhension, l'invention est à nouveau décrite ci-dessous en référence à la figure 3 du dessin schématique annexé, qui représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée de la ligne d'extrusion qu'elle concerne. La figure 1 est une vue simplifiée, de côté et en coupe longitudinale, d'une ligne d'extrusion de type connu, comprenant une tête d'extrusion et une calandre inclinées ; la figure 2 est une vue de dessus de cette tête d'extrusion, en coupe longitudinale, et la figure 3 est une vue simplifiée, en coupe transversale, de la tête d'extrusion que comprend la ligne d'extrusion selon l'invention. La figure 1 représente une ligne d'extrusion 1 pour la fabrication d'un produit plat en matière thermoplastique, notamment un film, une feuille ou une plaque. La ligne d'extrusion 1 comprend essentiellement une unité 2 d'acheminement de la matière thermoplastique, une tête d'extrusion 3, ou "filière''', et une calandre 4. L'unité 2 comporte une trémie 5 à son extrémité opposée à celle reliée à la tête d'extrusion 3, par laquelle elle reçoit la matière thermoplastique sous forme de granulés. Elle comprend également des résistances de chauffage 6, agencées sur sa longueur et son pourtour, pour permettre la fusion de la matière thermoplastique en elle, et contient une vis sans fin 7 pour acheminer et mettre cette matière en pression au fur et à mesure de la fusion de celle-ci. La vis sans fin 7 est actionnée par un moteur 8 et un réducteur 9. La tête d'extrusion 3 est constituée principalement par deux pièces métalliques assemblées 10, 11, de structure massive. Ces pièces 10, 11 délimitent entre elles un conduit 12 d'écoulement de la matière thermoplastique. Ainsi que cela apparaît sur la figure 2, ce conduit 12 s'évase et s'amincit dans le sens de l'écoulement de la matière, de sorte qu'il délimite une zone 13 servant à l'admission dans la tête 3 de la matière thermoplastique et une zone 14 servant à l'étalement de cette matière. En aval, le conduit 12 débouche entre deux lèvres d'extrusion 15. Les pièces 10, 11 sont assemblées l'une à l'autre au moyen de goujons et d'écrous (non représentés. Ces goujons et écrous permettent le désassemblage des deux pièces 10, 11 notamment pour nettoyer le conduit 12 lorsqu'il s'agit de passer d'une matière thermoplastique à une autre. La tête d'extrusion 3 comprend également une barre 16 transversale à la direction d'écoulement de la matière, dite "barre d'étranglement". Cette barre 16 est située dans la zone 14 ; elle a pour fonction de parfaitement répartir la matière sur l'ensemble de la largeur de cette zone 14 et de régulariser l'écoulement de cette matière. La hauteur de la barre 16 dans le conduit 12 est réglable en fonction du type de matière thermoplastique à extruder, et ce réglage est réalisé au moyen de vis d'actionnement 20, qui sont engagées dans des trous aménagés dans la pièce 10. Dans le cas montré par la figure 1 d'une tête d'extrusion 3 inclinée par rapport à l'horizontale, les vis d'actionnement 20 sont fortement inclinées par rapport à la direction générale du conduit 12, de manière à ce que leurs têtes 20a soient positionnées suffisamment à distance du rouleau 21 adjacent de la calandre 4 et restent par conséquent aisément accessibles. La calandre 4 est constituée par trois rouleaux 21 dont deux sont situés immédiatement en aval des lèvres 15. Les axes de ces rouleaux 21 sont situés dans un plan incliné, perpendiculaire à la direction d'extrusion de la matière entre les lèvres 15. Les différents organes 2, 3, 4 de la ligne d'extrusion 1 sont supportés par des bâtis (non représentés), ayant des structures relativement complexes. Ces bâtis permettent de placer ces organes 2, 3, 4 en hauteur afin qu'il existe un dégagement suffisant autour de la tête 3 pour permettre les opérations d'ouverture et fermeture précitées. En référence à la figure 3, il apparaît que la tête d'extrusion 3 de la ligne 1 selon l'invention est orientée selon une direction horizontale, et que le conduit 12 de cette tête 3 comprend deux portions 12a, 12b raccordées par un coude 12c. Ces portions 12a, 12b ont des longueurs différentes et forment un angle de l'ordre de 1351 entre elles dans le plan transversal à la tête 3 qui passe par l'ensemble de ce conduit 12. La portion de conduit amont 12a s'étend sur environ les deux tiers de la distance séparant les orifices amont et aval du conduit 12, et comprend la zone d'admission 13 et une partie de la zone d'étalement 14. La portion de conduit aval 12b s'étend sur environ un tiers de cette même distance et est orientée perpendiculairement au plan contenant les axes des rouleaux 21. Le coude 12c est arrondi de manière à n'engendrer aucune rupture de la continuité du conduit 12, susceptible de perturber l'écoulement de la matière. La tête 3 selon l'invention comprend également une barre 16 et des vis d'actionnement 20. Ainsi que cela apparaît sur la figure 3, l'inclinaison de la calandre 21 permet aux vis 20 d'être aménagées selon une direction sensiblement verticale, et non oblique comme sur la tête 3 montrée sur la figure 1. Ces vis 20 ont ainsi une longueur minimale. Ainsi qu'il apparaît de ce qui précède, l'invention fournit une ligne d'extrusion dont la tête d'extrusion 3 permet, grâce à l'inclinaison de la portion de conduit 12b, d'améliorer la qualité du produit extrudé, notamment au niveau de la face inférieure de celui-ci, et d'obtenir une plus grande facilité de réglage de la tête 3 en fonction des conditions d'extrusion, tout en pouvant être ouverte et refermée facilement grâce au fait que cette tête 3 est orientée globalement selon une direction sensiblement horizontale. Cette tête 3 permet également que les vis d'actionnement 20 soient orientées dans une direction verticale ou proche de la verticale, et qu'elles aient une longueur limitée, afin de réduire les déformations ou dilatations de ces vis. Un contrôle notablement amélioré du positionnement de la barre 16 peut ainsi être obtenu. En outre, cette tête 3 permet de supprimer la nécessité de placer les organes de la ligne d'extrusion en hauteur, et donc de prévoir des bâtis de support des organes de cette ligne d'extrusion ayant une structure simplifiée. II va de soi que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. Ainsi, la tête d'extrusion pourrait ne pas comprendre de barre d'étranglement, et les orientations respectives des portions de conduit 12a, 12b, ainsi que l'angle formé par ces deux portions de conduit, peuvent varier par rapport aux orientations et angle représentés. REVENDICATIONS 1 - Ligne d'extrusion pour la fabrication d'un produit plat en matière thermoplastique, comprenant une tête d'extrusion (3) qui est orientée globalement selon une direction sensiblement horizontale et qui délimite un conduit d'écoulement (12) de la matière, et une calandre (4) de captation de la matière extrudée, qui inclut deux rouleaux (21) situés immédiatement en aval de la tête d'extrusion (3), dont les axes sont contenus dans un plan sensiblement perpendiculaire à la direction d'extrusion ; ligne d'extrusion (1) caractérisée en ce que ledit conduit d'écoulement (12) comprend deux portions de conduit (12a, 12b), à savoir une portion de conduit amont (12a) et une portion de conduit aval (12b) ; ces deux portions de conduit (12a, 12b) ont des longueurs différentes et forment un angle inférieur à 180 entre elles dans le plan transversal à la tête d'extrusion (3) qui passe par l'ensemble de ce conduit (12), la portion de conduit amont (12a) s'étendant sur plus de la moitié de la distance séparant les orifices amont et aval du conduit (12), tandis que la portion de conduit aval (12b) s'étend sur moins de la moitié de cette distance et est orientée sensiblement perpendiculairement audit plan contenant les axes des rouleaux (21) de la calandre (4). 2 - Ligne d'extrusion selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portion de conduit amont (12a) s'étend sur environ les deux tiers de la distance séparant les orifices amont et aval du conduit (12), la portion de conduit aval (12b) s'étendant sur environ un tiers de cette même distance. 3 - Ligne d'extrusion selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les deux portions de conduit (12a, 12b) sont raccordées par un coude (12c) et en ce que ce coude (12c) est arrondi. 4 - Ligne d'extrusion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la tête d'extrusion (3) comprend une barre "d'étranglement" (16) transversale à la direction d'écoulement de la matière, située dans la zone d'évasement (14) du conduit d'écoulement (12) et dont la hauteur dans ce conduit (12) est réglable, et des vis d'actionnement (20) engagées dans des trous qui sont aménagés dans la tête d'extrusion (3), ces vis d'actionnement (20) étant positionnées selon une direction sensiblement verticale.