SYSTEM FOR JACKETING A CORE BEING SENSITIVE TO THE FUSION TEMPERATURE OF THE JACKETING MATERIAL, JACKETING METHOD, APPLICATION TO JACKETING POWDERS AND FIBRES WITH A PLASTICS COMPOSITION

Abstract: 1. A device for an extruder for sheathing a core sensitive to the temperature of extrusion of the sheathing material consisting substantially of a tool comprising a tubular extrusion plate (1), an extrusion die (2) and a tubular guide (3), having a means (4) providing the possibility of cooling arranged so that its end abuts substantially in alignment with the outlet mouth of the tool forming the internal wall of the sheath, whilst leaving a channel (5) for a cooling medium between the said guide and the tool, which may reach as far as the outlet channel (6) of the material in the tool, characterized in that the end of the guide is terminated by a nozzle pierced by lateral holes.

Description: SYSTEME DE GAINAGE D'UNE AXE SENSIBLE A LA TEMPERATURE DE FUSION DU MATERIAU DE GAINAGE, PROCEDE DE GAINAGE EN RESULTANT, APPLICATION AUX POUDRES ET AUX FIBRES PLASTIQUES GAINEES La présente invention concerne un système de gainage d'une âme, et plus particulièrement d'une poudre et/ou de fibres, sensible à la température de fusion du matériau de gainage. Il s'agit plus particulièrement d'une tête d'extrudeuse évitant à l'âme de subir une température trop élevée pouvant entraîner sa destruction lors de son contact avec la gaine en sortie de l'outillage d'extrusion. L'invention concerne également le procédé de fabrication de gaines plastiques contenant une âme, fragile à la température d'extrusion de la gaine. Cette âme peut être par exemple une poudre plastique, une ou plusieurs fibres plastiques, ou encore une ou plusieurs fibres métalliques, minérales ou organiques imprégnées ou enrobées de poudre plastique. Cet appareillage et le procédé qui en découle s'appliquent particulièrement à la fabrication de matériaux composites constitués d'une âme en matière plastique renforcée ou non de fibres et revêtue d'une gaine thermoplastique dont le point de fusion est sensiblement voisin ou supérieur à la matière plastique de l'âme. La matière plastique de l'âme peut être une résine thermoplastique identique ou différente de celle de la gaine. Ce peut être également une poudre thermodurcissable non réticulée. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 239 884 un outillage permettant de gainer un cable sensible aux effets thermiques est décrit. L'appareillage, permettant de gainer un cable est constitué d'un outillage représenté par une filière tubulaire et un poinçon et d'un guide tubulaire du cable. Ce guide, muni d'un dispositif de refroidissement interne, est disposé dans l'axe de la lèvre de sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine, tout en conservant un canal permettant la circulation d'air comprimé ou de provoquer une dépression entre le cable, le guide et la gaine, la jonction entre le cable et la gaine assurant l'étanchéité et la continuité entre la tubulure du guide et le canal. Selon cet appareillage, si un flux d'air est utilisé comme moyen de refroidissement, il vient directement en contact à la jonction du cable et de la gaine. L'arrivée directe du flux de refroidissement n'est pas gênant lorsqu'il s'agit d'un cable unique à à gainer, il suffit de le régler de façon adéquate pour ne pas perturber le gainage. Il en va tout autrement lorsqu'il s'agit de gainer une âme particulièrement fragile soit thermiquement soit mécaniquement, comme dans le cas par exemple du gainage de mèches de fibres excessivement fines et/ou de poudres. Dans le cas de l'appareillage selon ce brevet 3 239 884 le réglage du débit d'air ne peut être assuré dans le cas du gainage de mèches de fibres ce qui entraîne des anomalies dans la formation de la gaine. Il en est de même dans le cas du gainage des poudres qui se trouvent refoulées soit dans le guide, soit dans le canal d'évacuation de l'air selon le sens du flux d'air, ce qui conduit fatalement à des bourrages à un endroit quelconque de l'appareillage entraînant au mieux la rupture du matériau extrudé et au pire la décomposition des matériaux par bouchage de la filière. L'appareillage selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. La description ci-après, appuyée sur la figure annexée explicite l'appareillage. Il est essentiellement constitué d'un outillage représenté par une filière tubulaire (1) et un poinçon (2) dont les sens respectifs peuvent éventuellement être inversés par rapport à ceux de la figure et d'un guide tubulaire (3) de l'ame. Ce guide, maintenu éventuellement refroidi au moyen du système (4), est disposé de telle sorte que son extrémité de sortie aboutisse sensiblement dans l'alignement, et de préférence sensiblement dans l'axe, de la lèvre de sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine, ctest-à-dire sensiblement dans l'alignement du poinçon (2), tout en conservant un canal (5) pour un moyen de refroidissement pouvant aller jusqu'au canal (6) de sortie de la matière de l'outillage. L'originalité de ce guide est d'être terminé en sortie d'une buse percée de trous latéraux. En outre, le canal de sortie de la buse, de préférence dans l'axe de celui du guide, est d'un diamètre, tout en restant supérieur à celui de l'âme traversant le guide, inférieur au diamètre interne du reste du guide (3). L'intérêt de cette buse, représentée sur la figure en noir en tête du guide (3), est de maîtriser le moyen de refroidissement, en général un courant d'air, arrivant par le canal (5). Ce moyen de refroidissement, partiellement ou totalement détourné par les trous latéraux de la buse, arrive avec moins de vigueur sur le matériau (14) constituant l'âme et sur la gaine formée dans le canal (6). Un tel agencement est particulièrement intéressant lorsque l'âme est constituée plus ou moins partiellement de poudre. En déplaçant le guide de façon a ce que l'extrémité de la buse vienne en contact avec le poinçon (2), il est possible d'obturer totalement, comme représenté sur la figure, le canal (5) avant la sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine. Dans ce cas d'obturation totale le fluide de refroidissement, détourné par les trous latéraux de la buse, est renvoyé à l'intérieur du guide sans entrer directement en contact avec la gaine. Le nombre de trous latéraux est au moins au nombre de deux disposés en opposition ; toutefois pour la bonne marche de l'appareillage il est préférable de disposer une couronne de trous autour de la buse. De façon classique et accessoire l'outillage représentant l'ensemble filière-poinçon est habituellement monté en tête d'équerre (7) l'ensemble étant fixé par un écrou de serrage (8). Afin d'améliorer l'isolation thermique du guide, il n'est pas exclu de revêtir les parois chaudes du passage (5) d'un isolant (9) servant d'écran thermique supplémentaire. Afin de diminuer au maximum l'effet dû au rayonnement calorifique de l'outillage d'extrusion, il est recommandé de disposer directement en sortie d'outillage un écran thermique (10), les meilleurs résultats étant obtenus avec un écran prenant naissance au niveau de la lèvre externe de l'outillage. L'efficacité de l'écran peut être améliorée par tout moyen de refroidissement annexe tel, par exemple, l'envoi d'un courant d'air par la tubulure (11), courant d'air pouvant accessoirement servir pour maintenir une contrepression sur le matériau extrudé grâce à un réducteur de débit d'air (12). L'ensemble de l'appareillage s'adapte à une extrudeuse classique et s'utilise selon les techniques classiques d'extrusion. L'extrémité du guide tubulaire (3), c'est-8-dire l'extrémité de la buse, sensiblement dans l'alignement de la lèvre de sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine, peut se trouver en decà de ladite lèvre, mais elle peut également déboucher au delà de la lèvre de sortie de la filière comme montré sur la figure. De préférence la distance de l'extrémité de la sortie de la buse à la lèvre du poinçon quand le guide est en retrait, ou, de l'extrémité de sortie de la buse à la lèvre de sortie de la filière quand le guide dépasse à l'extérieur de la filière est de l'ordre de 4 mm au maximum. Au moyen de l'appareillage il est possible de fabriquer, comme déjà précisé, un matériau composite constitué d'une gaine plastique contenant une âme fragile à la température d'extrusion de la gaine. Selon le procédé on extrude une gaine thermoplastique au travers du canal (13) de la filière, tandis que simultanément par l'extrémité opposée à l'outillage du guide (3), éventuellement refroidi et servant d'entonnoir, on introduit le matériau (14) constituant l'âme qui rencontre la gaine après la sortie de l'outillage, un système de refroidissement étant établi sensiblement au niveau de la sortie de l'outillage entre la partie interne de la gaine et le matériau constituant l'âme de telle sorte que l'âme ne puisse être attaquée par la température de l'outillage ou celle de la gaine en sortie (6). Un système de refroidissement pratique, bien que non exhaustif, consiste à injecter de l'air froid en (15) dans le canal (5) entre le guide (3) et la paroi chaude de l'outillage. En conséquence soit de l'avancement du guide dans la sortie de l'outillage, soit du degré de refroidissement de la sortie interne de la gaine, ou encore de la conjonction des deux moyens, il est possible de maintenir l'ensemble du matériau à gainer à une température suffisamment basse pour qu'il conserve durant toute l'opération de gainage son aspect pratiquement original sans déformation sensible. Afin d'améliorer le calibrage du matériau composite ou même d'augmenter sa vitesse de refroidissement il est possible d'envoyer un contre courant d'air sur la gaine externe en sortie d'outillage. Cela peut par exemple se faire en injectant de l'air dans la tubulure (ll) de l'écran thermique (10). Selon la technique considérée toutes les résines thermoplastiques extrudables peuvent servir de gaine. Elles peuvent par exemple être choisies dans le groupe des polymères ou copolymères styréniques, vinyliques, acryliques ou méthacryliques, oléfiniques, ou encore parmi les résines fluorées, les polyamides, les polycarbonates, les propionates de cellulose et les mélanges de ces composés. Les matériaux utilisés pour l'âme peuvent être choisis parmi les résines thermoplastiques pouvant servir à la fabrication de la gaine. Ils peuvent êgalement être choisis parmi toutes les poudres ou fibres susceptibles d'avoir leur aspect physique ou leur structure endommagé aux températures d'extrusion de la gaine. Il peut par exemple s'agir de poudre de résine thermodurcissable non réticulée telle qu'une poudre de polyester non réticulé. L'âme peut être gainée directement sous forme de poudre, mais aussi sous forme de fibre ou de granulé. Un autre aspect de l'invention concerne le gainage de fibres quelconques imprégnées de poudres de résine plastique ou possédant une réactivité quelconque. On peut ainsi par exemple gainer des fibres organiques ou inorganiques telles que fibres textiles, de carbone, de verre ou autres. Ces fibres imprégnées de poudres de résine plastique sont connues et peuvent, selon un procédé classique, être obtenues par sassage de fibres dans un lit fluidisé de poudre comme décrit dans le brevet européen N0 0133825. Dans le cas du gainage des structures de résine plastique et de fibres imprégnées ou non de poudre de résine plastique on introduit dans la tubulure du guide la structure ou les fibres imprégnées (14) qui rencontrent la gaine en sortie de filière après avoir été préalablement isoles de cette gaine par un moyen de refroidissement (5). En général le refroidissement est établi au moyen d'un courant d'air entre l'âme et la paroi interne de la gaine. Les exemples suivants illustrent l'invention gans toutefois la limiter. EXEMPLE 1 A partir d'une extrudeuse type monivis de diamètre 30 - 24 D, munie de l'outillage de la figure annexée, on extrude à un débit de 760 grammes/heure, à une température d'extrusion à l'outillage de 220 C, une gaine de polyamide 6 de diamètre 2 mm, simultanément on introduit dans la gaine à travers le guide (3) refroidi à l'eau, un rowing 320 tex dont les fils sont préalablement noyés dans une poudre de polyamide 12 de température de fusion de 1760C, dont la taille des particules est de l'ordre de 10 microns. Le rapport en volume fibre/poudre étant de 25/75. Dans le canal (5) on fait circuler un débit d'air suffisant pour obtenir une fluidisation de la poudre à proximité de la zone de gainage. EXEMPLE 2 Dans l'appareillage de l'exemple 1 on extrude à un débit de 860 grammes/heure à une température d'extrusion à l'outillage de 2250C une gaine polyamide 6 de diamètre 2 mm, simultanément on introduit dans la gaine à travers le guide 3 refroidi à l'eau un agent d'expansion en poudre : l'azodicarbonamide dont la température de décomposition est de 150 C, imprégné sur un rowing 320 tex. Le rapport en volume fibre-poudre est de 46/54. On obtient un composite polyamide 6-azodicarbonamide renforcé de fibres susceptibles d'être traité ultérieurement à chaud pour utiliser les effets d'expansion de l'azodicarbonamide. EXEMPLE 3 On reprend l'exemple 1 avec : une température d'outillage de 2250C une gaine de polyéthylène de point de fusion 1170C un débit d'extrusion de 1025 grammes/heure On introduit dans la gaine, simultanément a sa formation, le rowing imprégné de peroxyde de dicumyle en poudre dont la température de réaction est de 1200 C. Le rapport en volume fibre-poudre est de 35/65. On obtient un composite susceptible d'être réticulé ultérieurement à chaud. EXEMPLE 4 On reprend l'exemple 1 avec une température d'outillage de 2100C une gaine de polyamide 12 un débit d'extrusion de 800 grammes/heure On introduit dans la gaine, simultanément à sa formation, le rowing imprégné de polyether bloc amide en poudre de point de fusion de 1280C. Le rapport en volume fibre-poudre est de 43/57. On obtient un composite susceptible d'être traité à chaud afin d'améliorer la souplesse finale du polyamide 12 grâce au polyether compatible. EXEMPLE 5 On reprend l'exemple 4 en remplaçant le polyether bloc amide par une poudre de polyamide 12. On obtient une gaine de polyamide 12 contenant les fibres de verre imprégnées de poudre de polyamide 12 susceptible d'être transformée ultérieurement en produit fini renforcé de fibres de verres.

Claims: REVENDICATIONS 1. Système, pour extrudeuse, de gainage d'une âme sensible à la température d'extrusion du matériau de gainage constitué essentiellement d'un outillage, comprenant une filière tubulaire (1) et un poinçon (2), et d'un guide tubulaire (3), possédant éventuellement un moyen de refroidissement (4), disposé de telle sorte que son extrémité aboutisse sensiblement dans l'alignement de la lèvre de sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine, tout en conservant un canal (5) pour un moyen de refroidissement entre ledit guide et l'outillage pouvant aller jusqu'au canal (6) de sortie de la matière de l'outillage caractérisé en ce que l'extrémité du guide est terminée par une buse percée de trous latéraux. 2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le canal de sortie de la buse est d'un diamètre inférieur au diamètre interne du reste du guide (3). 3. Système selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que l'extrémité de la buse se trouve sensiblement dans l'alignement de la lèvre de sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que la buse est sensiblement dans l'axe de la lèvre de sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'extrémité de la buse est en contact avec le poinçon (2). 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la distance de l'extrémité de la sortie de la buse à la lèvre du poinçon (2) quand le guide est en retrait, ou, de l'extrémité de la sortie de la buse à la lèvre de la sortie de la filière (1) quand le guide dépasse à l'extérieur de la filière est d'environ 4 mm maximum. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'est disposé en sortie d'outillage un écran thermique (10). 8. Système selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'écran thermique prend naissance au niveau de la lèvre externe de l'outillage. 9. Système selon l'une des revendications 7 à 8 caractérisé en ce que l'écran thermique dispose d'un moyen de refroidissement. 10. Procédé de fabrication d'un matériau composite constitué d'une gaine plastique contenant une âme fragile à la température d'extrusion de la gaine consistant à extruder le matériau formant l'âme à travers un guide, éventuellement refroidi, caractérisé en ce qu'on refroidit le matériau constituant l'âme, et, éventuellement la paroi interne de la gaine au niveau de la sortie de l'outillage, avant leur contact, au moyen d'un système de refroidissement situé entre l'outillage et le guide possédant en son extrémité une buse percée de trous latéraux permettant de canaliser le flux de refroidissement au moins partiellement vers l'intérieur du guide. 11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que l'extrémité de la buse étant en contact avec le poinçon (2) le flux de refroidissement ne peut agir directement sur la gaine en sortie d'appareillage. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 à 11 caractérisé en ce que l'extrémité de la buse aboutit au minimum dans l'alignement de la lèvre de sortie de l'outillage d'extrusion formant la paroi interne de la gaine. 13. Procédé selon l'une des revendication 9 à 12 caractérisé en ce que la buse est sensiblement dans l'axe de la lèvre de sortie de l'outillage formant la paroi interne de la gaine. 14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13 caractérisé en ce le matériau composant la gaine est choisi parmi les résines thermoplastiques. 15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14 caractérisé en ce que l'âme du matériau composite est choisi parmi les résines plastiques sous forme de poudre, de fibres ou de granulés, et, les fibres imprégnées de poudre de résine plastique. 16. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que les résines plastiques sont choisies parmi les résines thermoplastiques ou thermodurcissables non réticulées. 17. Procédé selon l'une des revendications 15 à 16 caractérisé en ce que les fibres imprégnées de poudre de résine plastique sont choisies parmi les fibres de verre et de carbone. 18. Application du système et du procédé des revendications 1 à 17 à la fabrication de fibres imprégnées de résine plastique gainées par une résine thermoplastique.

Inventors: BOURDON, RAYMOND, CAZES, ANDRE, KUNESCH, PAUL, Cazes, André
Applicants: ATOCHEM
Application year: 1985
Main classification: B29C47
IPC codes: B29K105, B29C47, H01B13, B29B11, B29L9, B29K101, B29L31