Procédé de conformation d'une matière organique plastique et appareil pour la mise
en oeuvre de ce procédé.
La présente invention concerne la tech- nique de -conformation de matières organiques plastiques par refoulement de celles-ci à travers une filière pour former des profilés allongés ou continus.
L'invention est relative à un procédé de conformation d'une matière organique plastique, caractérisé par le fait qu'on refoule la matière plastique, sous la forme d'un courant de matière, à partir d'une tuyère à travers une filiére, qu'on maintient une pellicule continue de lubrifiant entre la matière plastique et la filière sur la totalité de la surface de cette filière en alimentant cons tuniment la filière avec ledit lubrifiant sous une pression supérieure à celle qu'on applique à la matière plastique, qu'on enrobe la matière plastique, à l'endroit où elle appro- che de la surface de conformation initiale de la filière, dans ledit lubrifiant, et qu'on règle l'écoulement de celui-ci dans la filière et son enlèvement de fanon que le débit du lubrifiant ait une valeur très faible.
fixée d'avanee.
L'invention est également relalive à un appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend une filière, une tuyère faisant saillie à l'intérieur de cette filière, des moyens pour amener de la matière plastique organique à ladite tuyère, une source fournissant un lu lubrifiant sous une pression élevée, des conduites de raccordement reliant la source de lubrifiant à haute pression et l'espace intérieur de ladite filière, et pénétrant dans cette dernière à l'arrière de l'extrémité de ladite tuyère,
lesdites conduites de raccordement comprenant un dispositif d'étranglement limi tant le débit du lubrifiant qui pénètre dans la filière, à une très faible valeur par unité de surface du profilé refoulé par ladite filière et par unité de temps, ces conduites de raccordement étant disposées de manière à enrober la tuyère et la matière plastique qui sort de cette dernière dans du lubrifiant et à maintenir une pellicule de lubrifiant entre la -ma- tière plastique et les points de contact de celle-ci avec la surface de ladite filière.
L'invention vise à éliminer les tensions dans les profilés refoulés ce qui permet un traitement thermique prolongé et une grande vitesse de production des profilés refoulés.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil de l'invention.
Les fig. la et lb sont des vues schémati- elles, partie en coupe et partie en élévation, montrant, lorsque la fig. la est placée à droite de la fig. lb, un appareil suivant l'invention, la longueur totale d'une filière étant représentée à l'échelle.
La fig. 2 est une vue partielle en coupe horizontale et à plus grande échelle d'un détail de la fig. la
La fig. 3 est une vue en élévation montrant plus complètement le détail représenté à la fig. 2.
La présente invention est particulièrement applicable dans la conformation par refoulement d'une matière de moulage thermoplastique organique et exempte de solvant telle que le méthacrylate de polyméthyle et elle sera décrite appliquée à la production de tiges rondes en une telle matière à partir de la matière à l'état froid, solide et granuleux, connue en technique sous le nom de poudre de moulage pour se terminer à l'état de produit fini.
La matière plastique organique est d'abord chauffée aussi uniformément que possible pour la ramollir jusqu'à un état où elle est facile à travailler, Ide préférence jus- qu'à ce qu'elle présente une viscosité relativement faiblie. Cette opération peut être effectuée avantageusement dans un dispositif d'alimentation à vis chauffé, relié à la filière à travers laquelle la matière plastique, ra- mollie thermiquement, est forcée solusl une pression appliquée de manière continue pour la faire passer à travers la filière et lui don uer 1Q forme de celle-ci.
Un lubrifiant approprié est choisi pour la lubrification de la filière à travers laquelle la matière plastique doit être forcée; divers types de lubrifiants peuvent être utilisés. Un exemple de type de lubrifiant qu'il est pré férable d'utiliser dans le refoulement du méthacrylate de polyméthyle est l'huile de boîte de vitesses ou l'huile du type utilisé dans les différentiels d'automobiles qui est une huile minérale. L'huile ou autre lubri- fiant doit être stable et ne pas se dissocier aux très hautes températures de la matière plastique lorsque celle-ci vient au contact du lubrifiant.
Une telle huile peut avoir une viscosité de 1100 à 3000 secondes à 1900 en- viron (déterminée par le procédé de la pipette de viscosité de Ostwald), de façon que le lubrifiant 'conserve de bonnes propriétés lu- brifiantes à des température et pression élevées. Cette huile donne un meilleur fini au profilé refoulé que la plupart des autres lubrifiants.
Le lubrifiant utilisé, que ce soit de l'huile ou une autre matière lubrifiante, doit être non miscible et inerte vis-à-vis de la matière plastique idans les conditions régnant dans la filière, bien qu'une légère absorption superficielle du lubrifiant par la matière plastique soit permise dans certains cas. Si la présence Ide ce lubrifiant est nuisible, la couche superficielle du profilé refoulé qui peut contenir du lubrifiant peut être enlevée par un polissage.
Le type indiqué de lubrifiant donne de bons résultats en refoulant à la fois des profilés en méthacrylate de polyméthyle et en polystyrolène et également en d'autres matières plastiques, telles que l'acétate de cellulose. D'autres lubrifiants utilisables sontla glycérine mélangée avec un savon métal- lique et les mélanges de glycérine et de dcx- trine. Si le lubrifiant est trop visqueux, il peut être chauffé pour faciliter son écoulement dans la filière.
Pour obtenir de bons résultats, une pellicuIe continue de lubrifiant est maintenue appliquée sur la filière en tous, les points de contact possibles entre la matière plastique et la filière. Si 'cette pellicule fait défaut, la matière plastique vient au contact de la surface de la filière et adhère à celle-ci en provoquant une augmentation de la résistance à l'écoulement de la matière plastique et de la surface d'adhérence, jusqu'à ce que la matière plastique soit durcie dans la filière.
Pour garantir une continuité parfaite de la pellicule, il est nécessaire que le lubrifiant soit introduit à très haute pression. Cependant, cela peut entraîner immédiatement des difficultés, soit que la matière plastique déplace le lubrifiant et qu'un collage en résulte, soit que le lubrifiant 'déplace la matière plastique et la déforme et peut même la sectionner à l'endroit où eelle-ci pénètre dans la filière. Il y a toujours danger que la matière plastique obture le ou les orifices à travers lesquels s'écoule le lubrifiant dans la filière
et, inversement, il y a danger que le lubri
fiant s'écoule vers l'arrière à travers la ma
tière plastique dans le dispositif de refoule-
ment.
Lorsque cela arrive, la eharge de ma
trière plastique dans l'appareil est détériorée
et doit être éliminée.
Pour contrôler le maintien d'une pellicule
de lubrifiant comme indiqué ei-dessus, le
lubrifiant est amené à partir d'une souree
haute pression et admis dans la filière en
quantité suffisante pour remplir part.ielle
ment cette filière, après quoi 'la inatièreplasti-
que est introduite dans la filière et forcée à
travers celle-ci. Le lubrifiant doit être amené
sous pression constante. Lorsque la matière
plastique traverse la filière, un écoulement
de lubrifiant est maintenu dans et à travers
celle-ci, le lubrifiant étant obligé d'y péné
trer autour d'une tuyère à partir de laquelle
la matière plastique pénètre dans la filière,
la matière plastique étant également entou
rée par le lubrifiant lorsqu'elle sort de la
tuyère.
En fait, au début du fonctionnement,
la matière plastique peut être entourée sur
toute sa longueur par une quantité impor
tante de lubrifiant dont un surplus est main
tenu dans la filière jusqu'à ee qu'un fil de
matière plastique soit formé et sorte de cette
filière. Mais ce surplus ne doit pas être exces
sif, parce qu'il pourrait sectionner l'éeoule-
ment de matière plastique.
Quand un écoulement convenable de ma
tière plastique a été établi, l'écoulement de
lubrifiant peut être réduit progressivement, le lubrifiant dans la filière étant déplacé par
la matière plastique et forcé vers l'extrémité
de sortie de cette filière jusqu'à ce qu'il ne
reste finalement qu'une mince pellicule de
lubrifiant entre la matière plastique et la
surface de la filière. Cette pellicule peut être
d'environ 0,0127 millimètre d'épaisseur.
Le
lubrifiant, à l'endroit de la tuyère, est refoulé
par la matière plastique jusqu'à ce qu'une
petite quantité ou une goutte seulement sub
siste qui entoure la tuyère et la matière plas
tique qui en sort, cette goutte de lubrifiant
étant cependant suffisante en fonctionnement
normal et dans les conditions convenables de pression et 'd'écoulement, pour empêcher la matière plastique d'être refoulée autour de la surface externe de la tuyère et dans les orifices d'admission du lubrifiant.
Le lubrifiant doit être alimenté sous une pression à la source qui soit tonjourst supérieure à la pression maximum qui peut être exercée à tout instant sur la matière plasti- que dans la filière. Dans l'appareil représenté, une pression du lubrifiant comprise entre 422 et 492 kilogrammes par eentimè- tre carré est maintenue.
Cependant, en même tempos, un écoulement de lubrifiant dans la filière durant le fonctionnement normal 'doit être maintenu, mais à un faible débit leriti- que rapporté à l'unité de surface du profil en matière plastique refoulé et à l'unité de telrnpas. Si ce débit critique d'écoulement n'est pas maintenu, il peut en résulter un collage, ou encore la matière plastique peut être déformée par déplacement Ide celle-ci, sous l'effet de l'accumulation d'une quantité excessive de lubrifiant dans la filière.
Pour maintenir ce faible débit critique d'écoule- ment, il est nécessaire de prévoir des moyens spéciaux et précis d'étranglement ou de réglage pour garantir que le lubrifiant s'écoule dans et à travers la filière à un débit constant de quelques gouttes (par exemple de 8 à 20) par minute.
Dans les eonaii.. ions préférées de fonctionnement, la pression du lubrifiant dans la filière sera fonletion de la pression de la. matière plastique dans 'cette filière en tout point de celle-ci.
En d'autres ternies, le lubrifiant dans la filière et la matière plastique seront normalement en équilibre de pression. Cette condl- tion est hautement désirable et, en fait, nécessaire pour avoir un fonctionnement stable, de façon à maintenir une pellicule continue durant un fonctionnement prolongé. En outre, certaines conditions spéciales doivent être maintenues pour garantir que eet équilibre de pression, s'il est détruit, soit instan- tanément rétabli. Ceci est expliqué plus loin en référence aux fig. 2 et 3. Il y a évidem ment une baisse de pression vers l'extrémité de sortie de la filière.
L'avantage de maintenir le lubrifiant dans la filière en équilibre de pression avec la matière plastique et dans une condition qui est fonction de la pression sur et dans la matière plastique pendant son passage à travers la filière, réside dans le fait que si la pellicule est rompue et qu'une adhérence ou collage local commence en un point de la surface de la filière, l'augmentation de pressien sur la matière plastique qui en résulte, provenant d'une résistance accrue à l'écoulement, accroît instantanément la pression du lubrifiant dans la filière, tendant ainsi à reformer la pellicule de lubrifiant au point ou sur la surface où celle-ci a été rompue.
Ceci a l'avantage, en plus de celui de diminuer notablement le frottement, d'empêcher le aol- lage et d'équilibrer les composantes radiales de pression exercées' à travers la matière plastique sur la paroi de la filière.
Malgré les précautions prises pour empêcher le collage de la matière plastique sur la filière et pour diminuer le début de collage et les bourrages qui en résultent et qui pourraient se produire autrement, la matière plastique colle occasionnellement d'une manière qui n'est pas automatiquement corrigée comme expliqué eidessus et il en résulte un bourrage. Dans ce cas, la matière plastique peut être évacuée en interrompant rapidement son écoulement dans la filière et celui du lubrifiant et en permettant à la matière plastique de se refroidir et de se contracter.
Si une mauvaise panne doit être évitée, l'alimentation en matière plastique et celle en lubrifiant doivent être toutes deux arrêtées lorsqu'un collage se produit pour annuler la pression de la matière plastique dans la filière. Ceci empêche la surface de collage de s'étendre. Après que la matière plastique a pu se 'contracter sans qu'il soit exercé de pression sur elle, le lubrifiant est admis brusquement à une pression extrêmement élevée, de l'ordre de celle indiquée ci-dessus, de fa çon à envoyer un jet de fluide sous pression sur la matière plastique contenue dans la
filière pour déloger ainsi cette matière et
rompre le bourrage.
Si le bourrage n'est pas
rompu au premier essai, on laisse la matière
plastique refroidir davantage et le lubrifiant
est à nouveau admis brusquement sous' une pression élevée pour rompre le bourrage.
Du fait que le profilé de matière plastique glisse dans la filière sur une pellicule de
lubrifiant en équilibre de pression avec la matière plastique, l'effort de refoulement et les tensions résultantes sont considérablement réduit, s. Sans l'existence 'd'une telle pellicule de lubrifiant, la matière plastique chaude
durcirait et adhérerait à la surface de la filière et la matière plastique suivante devrait être forcée à travers cette matière plastique durcie sur toute la longueur de la filière, de manière
à remplir celle-ci et à 'compenser la contrac-
tion.
Il en résulterait des efforts de cisaille-
meut et des tensions résultantes élevées. Si
l'on utilise une pellicule de lubrifiant, lors
que la matière plastique passe dans la filière
et durcit, elle glisse complètement à travers cette filière au lieu d'adhérer à la surface de celle-ci.
Les efforts de cisaillement sont évités.
Ils se produisent seulement dans une zone relativement courte près de l'entrée de la filière où la matière plastique est relativement
chaude et où les efforts sont minima, Au delà
de cette zone, la contraction est compensée en comprimant longitudinalement le profilé en exerçant une contre-pression sur celui-ci.
De plus, il n'y a pas de gonflement appré-
ciable quand la matière plastique sort de la
filière. De oe fait, le profilé refoulé corres- pond à la forme et aux dimension ; s de la filière dans les tolérances étroites provenant
de la contraction qui se produit par le refroi 'dissement du profilé après. refoulement.
Une eontre-pression suffisante peut être maintenue. La contre-pression doit être de
10,55 kilogra.mmes par centimètre carré ou plus. Des bulles de gaz peuvent être produites par de l'air, des produits volatils, des solvants
ou des gaz dégagés par la résine ou les com posés plastiques eux-mêmes. Pour empêcher les bulles de gaz de se produire, la matière plastique doit être maintenue sous une pression supérieure à la tension de vapeur maximum et la température de la matière plastique doit être abaissée en dessous d'une certaine température critique et maintenue en dessous de cette température durant un certain temps.
Pour empêcher les bulles de gaz de se produire, une différence de température. sensible doit être évitée entre l'extérieur et l'intérieur de la matière plastique. Autrement. l'extérieur durcit par compression en créant ainsi une tension sur l'intérieur qui rompt la matière plastique, formant ainsi des bulles sous vide. Eviter ces bulles sous vide néees- site un long abaissement de température, c'est-à-dire une réduetion progressive de tem pérature et, plus le profilé est épais, plus long doit être cet abaissement de température.
C'est pourquoi, pour empêcher à la fois les bulles de gaz et les bulles sous vide, la matière plastique doit être maintenue sous pression et refroidie durant un temps suffisant et, pour le réaliser dans la filiére et produire des profilés relativement épais à des vitesses pratiques, on doit utiliser une filière assez longue.
Plus la filière est longue, plus grande est la vitesse à laquelle peut être refoulé le profilé.
Bien que le procédé selon l'invention permette l'emploi d'une filière de longueur presque illimitée, une partie importante du t.raitement thermique peut être effectuée avantageusement après que le profilé est sorti de la filière. En conformant des matières thermoplastiques, on préfère refouler le profilé avec une quantité de chaleur emmagasinée suffisante pour réchauffer la surface du profilé dans l'atmosphère. Cela permet, en général, d'obtenir une surface brillante du profilé. Celui-ci peut ensuite être refroidi par exposition à l'atmosphère ambiante avec ou sans refroidissement forcé, tel que celui obtenu par un ou plusieurs jets d'eau.
Un tel refroidissement doit également être progressif de façon à empêcher les bulles sous vide. On préfère maintenir le profilé rec- tiligne lorsqu'il est refroidi ou durci et le supporter en des points espacés pendant qu'il se déplace pour l'empêcher de se déformer ou de s'aplatir. Le profilé peut être tronçonné aux longueurs désirées.
Les fig. la et 11'représentent un dispositif de refoulement 40 du typle à vis et entouré d'une chemise chauffante 40a, dans lequel une poudre de moulage est introduite à l'état solide et chauffée et travaillée jusqu'à ce qu'elle soit ramollie à la condition de travail désirée. A partir du dispositif de refoulement 40, la matière plastique s'écoule à travers un homogénéiseur et filtre 41, de là, à travers un robinet 42, dans une tuyère 43 entourée par du lubrifiant admis à travers un conduit 44, à partir d'une source au moyen de conduites qui Iseront décrites ultérieurement.
Le lubrifiant ainsi appliqué entoure la matière plastique, lorsque oelle-ei sort de la tuyère et s'écoule à travers la filière 45, sous la forme d'une pellicule très mince appliquée contre la surface de la filière, en entourant la matière plastique qui, 'dans l'exemple repré fienté. est conformée en une tige 46 durant son passage à travers la filière.
La filière représentée aux fig. la et lb a approximativement 3 mètres 80 de long; cette longueur est utilisée avantageusement pour produire la tige 46 qui a environ 9,5 millimètres de dia. mètre. L'extrémité de la filière comporte un presse-étoupe 47 qui peut être serré plus ou moins pour appliquer la contre- pression désirée sur la tige durant le refouliement de celle-ci et qui sert comme moyen très efficace pour enlever le lubrifiant de la surface de la tige juste avant que celle-ci sorte de la filière. Une petite perforation est ménagée dans la filière ou dans le chapeau du presse-étoupe pour permettre le drainage du lubrifiant qui peut être recueilli dans une cuvette tomme montré en 48.
Ceci empêche une déformation de la tige 46 qui pourrait se produire par suite de l'accumulation d'une quantité en excès de lubrifiant à l'intérieur de la filière, spécialement près de son extrémité de sortie.
Le lubrifiant est alimenté dans le conduit 44 sous une pression élevée constante d'environ 422 kilogrammes par centimètre carré au moyen d'un accumulateur 51 qui est chargé par intervalles avec du lubrifiant au moyen d'une pompe 52 qui aspire le lubrifiant d'un réservoir a,pproprié non représenté et qui le refoule à travers un conduit 53 dans l'accu- mulateur. L'accumulateur fournit le lubrifiant sous une pression constante et empêche une déformation du pro,
filé en matière plastique qui se produirait autrement par suite de l'effet plulsatoire de la pompe agissant sur la matière plastique par l'intermédiaire du lubrifiant venant dans la filière et entourant la matière plastique.
Un piston 54 de l'accumulateur est soulevé contre l'action d'un poids 55 jusqu'à ce que l'accumulateur soit rempli. Le lubrifiant s'écoule, à partir de l'accumulateur sous la pression constante du poids 55, à travers une tuyauterie 56, une vanne principale 57, un filtre 58 et un dispositif d'étranglement 59 dans une courte tuyauterie 61 et de là dans le conduit 44. La tuyauterie 56 est pourvue d'un robinet de purge 62 et elle est reliée à une tuyauterie de by-pass 56a contrôlée par une vanne de by-pass 63, reliée à la courte tuyauterie 61, ce by-pass servant à faire passer le lubrifiant en dehors du filtre 58 et du dispositif d'étranglement 59.
Les détails Ide ces organes sont décrits ei-après en référence aux fig. 2 et 3.
On comprendra que durant le fonctionne- ment normal, le lubrifiant s'écoule sous une pression élevée à travers la tuyauterie 56, le filtre 58, le dispositif d'étranglement 59 et une tuyauterie 61 dans le conduit 44 avec un débit par 'minute constant de quelques gouttes, déterminé par le réglage du dispositif d'étranglement. Toutefois, au début du fonctionnement, le by-pass est utilisé pour amener Be lubrifiant dans la filière soit à la place de la conduite principale 56, soit en eo- opération avec 'elle. Le by-pass est utilisé également pour rompre les bourrages.
Pour mettre cet appareil en route, le robinet 42 pour la matière plastique est fermé, ainsi que la vanne principale 57 et la vanne 63 du by-pass. Le dispositif de refoulement est chauffé et la matière plastique y est introduite pour le charger, après que ce dispositif de refoulement a été mis en marche.
Ce disrositif peut fonctionner jusqu'à ce qu'il soit bien rempli de matière plastique et que la pression s'élève suffisamment pour amener la matière plastique dans de bonnes conditions de travail au robinet 42 prête à s'écouler à l'intérieur de la filière lorsque le robinet 42 est ouvert.
Avant que la matière plastique soit admise dans la filière, celle-ci doit être débou chée, c'est-à-dire dégagée de toute matière plastique ou celle qui y est contenue doit être enrobée par du lubrifiant et libre de se mouvoir sous l'effet Ide la pression.
Un jet de lubrifiant peut alors être admis dans la filière an fermant le robinet de purge 62 et en ouvrant la vanne principale 57, et la vanne 63 du by-pass. Le robinet 42 étant fermé, aucun lubrifiant ne peut s'écouler dans le filtre ou dispositif de refoulement.
Le robinet 42 est alors ouvert légèrement pour permettre à la matière plastique de pénétrer dans la filière 45 et peut être ouvert de plus en plus en même temps que l'écoule- ment du lubrifiant est réduit en fermant progressivement la vanne 63 du by-pass qui est manoeuvrée de façon à permettre à la matière plastique de former un eordon continu et de remplir maintenant la filière comme expliqué ci-dessus. La matière plastique est tout d'abord admise progressivement pour l'empêcher de moutonner dans la filière.
cette' condition par une manoeuvre eonve, nable, des vannes 42 et 63 et du dispositif d'étranglement 59, s'il n'a pas été réglé antérieurement en position cor- recto pour un fonetionnement normal.
Dans la production de certains profilés, tels qu'une tige de 25,4 millimetres de diamètre, le robinet 42 pour la matière plastique n'est typas ouvert très largement et sert ainsi à produire une contre-pression dans le filtre et le dispositif de refoulement, assurant ainsi une bonne densité et une élimination des poches d'air dans la matière plastique. Ceci pro te également le filtre contre un affaisse- ment. En produisant des profilés plus petits, le robinet 42 est ouvert complètement, la tuyère produisant elle-même la contre-pression désirée.
Dans le cas oit un bourrage se produit, le robinet 42 pour la matière plastique est fermé, le dispositif de refoulement est arrêté, la vanne principale 57 est fermée et le robinet de purge 62 est ouvert.
Ceci fait tomber lu pression de la matière plastique dans la filière, permettant à cette matière de se contracter et de supprimer le contact de la matière à l'endroit où elle eolle en provoquant le bourrage. La purge 62 est prévue pour évacuer toute fuite qui peut passer par la vanne principale 57 et exereer accidentellement une pression sur la tige à l'intérieur de la filière. Lorsque la matière plastique est refroidie et s'est quelque peu contractée, le bourrage est rompu en fermant d'abord le robinet 62 et en onvrant la vanne 57, et ensuite en ouvrant brusquement la vanne 63 du by-pass pour appliquer un choc de pression du fluide sur la matière plastique.
Cette injection est répétée après un autre refroidissement, Si nécessaire.
Par suite de la longueur relativement grande de la filière 45 comparée à son diamètre, el'le est avantageusement constituée en tronçons au lieu d'être en une 'seule pièce, la filière représentée étant constituée en trois tronçons 45a, 45b et 45c dont les extrémités sont filetées et réunies par des manchons 64 et 65. Les tronçons de la filière sont pourvus de chemises comme montré en 66, 66a et 66b reliées, à l'endroit des joints de la filière, par des tuyauteries 66c et 66d. Ces chemises reçoivent un fluide pour contrôleur la tempe rature de la matière plastique à l'intérieur de la filière.
L'eau peut avantageusement être utilisée dans ce but et dans la production de profilés en matière thermoplastique d'épais seur importante, il est habituellement nécessaire de chauffer l'eau de façon à empêcher un refroidissement trop rapide de la matière plastique qui pourrait provoquer des bulles sous vide dans la matière plastique refoulée.
Dans l'appareil représenté aux fig. la et lb, l'eau est aspirée d'un réservoir 67 à travers une tuyauterie 68 au moyen d'une pompe rotative indiquée en 69, la tuyauterie 68 traversant un réchauffeur 71 et débouchant ensuite dans la chemise 66 à l'extrémité de celle-ci où la matière plastique pénètre dans la filière à travers la tuyère 43. L'eau chauffée coule ensuite à travers les chemises 66, 66a et 66b et est évacuée à partir de l'extrè- mité de la chemise 66b près de l'extrémité de sortie de la filière dans une tuyauterie de retour 72 qui ra, mène cette eau dans le réservoir 67.
Lorsque l'eau circule à travers les che- mises de la filière, cille prélève une certaine quantité de chaleur à la matière plastique et cette chaleur doit être dissipée de façon à empêcher la température de l'eau de s'élever audessus de la température désirée. Ceci est réalisé au moyen d'un serpentin de refroidissement de l'eau indiqué en 73 dans le réservoir.
Des moyens appropriés (non représentés) pour contrôler la température peuvent être associés avec le dispositif de circulation d'eau prévu pour la filière pour maintenir la température désirée et la progressivité desirée de la température dans la filière en vue de refroidir convenablement la matière plastique qui est forcée dans celle-ci, conformèmeiit au procédé selon l'invention.
Pour empêcher une de formation du profilé ou tige en matière plastique après qu'il est sorti de la filière, il est supporté, de préférence, par des galets ayant un contact minimum avec le profilé ou tige.
Ainsi, on a représenté, près de l'extrémité de 'sortie de la filière, un galet 74 et, à une distance relativement grande du galet 74, une série de galets 75, 75a, 75b est prévue, ces galets étant tout près les uns des autres et disposés suivant la longueur de l'appareil.
Les galets 74, 75 et 75a peuvent être en bois ou autre matière isolante qui ne refroidit pas trop la matière plastique. Les galets représentés sont pourvus de gorges semi-eirou- laires qui correspondent approximativement au profil de la tige 45, bien qu'il soit évident que les galets puissent avoir des formes différentes correspondant aux profils des produits refoulés.
Pour maintenir la tige rectiligne lorsqu'elle se refroidit, un tendeur de toute cons- truction appropriée (non représenté) peut être prévu à l'une des extrémités de la série de galets qui est représentée seulement partiellement. Le but Idu tendeur est de maintenir une tension sur la tige et de la conserver rectiligne lorsqu'elle se refroidit. La rapidité d'ac- tion du tendeur peut être modifiée, en accord avec les variations de la vitesse avec laquelle la tige est refoulée, par des moyens compre- nant un galet 78 monté sur un levier 79 de l'interrupteur 81 de contrôle de la rapidité d'action du tendeur.
Cet interrupteur est relié par les trois fils 82 à un contrôleur (non représenté) du tendeur, comme cela est montré à la fig. lb.
L'interrupteur 81 est actionné suivant la position horizontale d'une portée de la tige entre les galets 74 et 75, de façon que lorsque la flèche de la tige augmente, la rapidité d'action du tendeur augmente et que lorsque la tige approche de la position horizontale, la rapidité d'action du tendeur diminue. De cette manière, une traction en principe constante est maintenue sur la tige bien qu'avec eer- tains types de tige ou avec oertaines dimen mous de tiges, le tendeur puisse être actionné à la vitesse maximum de refoulement et réglé de façon qu'il puisse patiner si la vitesse de refoulement tombe en dessous de la vitesse maximum.
Dans la fig. lb, la tige peut se réchauffer jusqu'au premier galet 75 ou à peu près,
Après qu'un certain réchauffage a été réalisé, le refroidissement Ide la tige commence, le point exact où ceci se produit variant avec le type de matière à conformer et dépendant des conditions déterminées du fonctionnement.
Certains types de profilés et des profil-' de certaines matières peuvent avantageuse. ment être refroidis par une ou plusieurs pulvérisations d'eau (non représentées), disposées de façon à diriger des nappes ou courants directs vers le bas sur la tige, de manière à la refroidir uniformément sur tout son pourtour lorsqu'elle passe en dessous des pulvérisateurs respectifs.
Dans certains cas, les pulvérisations d'eau ne sont pas utilisées et le profilé refoulé est refroidi simplement en l'exposant à l'atmosphère ambiante.
Un dispositif de tronçonnage (non représenté), de toute construction appropriée, peut être prévu pour couper le profilé refoulé en longueurs convenables.
Le dispositif de refoulement et les organes associés ainsi que les dispositifs servant à amener le lubrifiant dans la filière sont représentés en détail aux fig. 2 et 3. Le dispositif de refoulement 40 comprend une chemise de chauffage 40a pour de l'huile ou de l'eau, chaude et contient une vis 40b dont le mécanisme d'entraînement est logé dans un carter 40 , fig. 3.
La matière plastique s'écoule du disposi- tif de refoulement 40 à travers un raccord 40d ayant un orifice d'entrée conique et un orifice de sortie de section réduite et qui est maintenu dans la tête du dispositif de refoulement par un écrou tubulaire fileté et par des vis comme montré à la fig. 2. Le raccord 40d est vissé dans le corps 41a du filtre 41, lequel est maintenu en place entre la tête 41b à une extrèmité du corps 41a et le corps 42a du robinet pour la matière plastique fixé à l'autre extrémité du corps 41a.
Le filtre 41 se compose d'un cylindre en métal perforé entouré d'une toile métallique. de préférence extrêmement fine et comportant, par exemple, 700 fils par 25,4 millimètres de longueur, de façon à retenir toutes les matières étrangères, mêmc une matière aussi fine que la filasse et à former un col bide onctueux en donnant à la matière plastique une viscosité uniforme. La matière plastique est chauffée à une température relativement élevée et est amenée à une visoosité relativement faible dans le dispositif de refoulement pour lui permettre de passer à travers ce tamis extrêmement fin. Le corps et le filtre sont chauffés par conduction thermique à partir du dispositif de refoulement.
Comme montré à la fig. 2, le robinet 42 pour la matière plastique est du type à ci tournante et comporte une poignée de ma oeuvre 42b. Le robinet peut être prévu avec tous moyens appropriés permettant de le maintenir rigidement, par exemple une vis.
Le robinet pour la matière plastique débouche dans la tuyère 43 s'étendant dans l'intérieur de la filière 45. La tuyère 43 est de faible section transversale et est à paroi mince. Elle est partie intégrante d'un corps épais pourvu d'une bride, comme représenté, qui est maintenue par un anneau 43a ajusté, d'une quart, sur le corps 42a du robinet et, d'autre part, dans une pièce 431) vissée sur la filière 45. La pièce 43b comporte un conduit 44 pour le lubrifiant qui s'écoule dans la douille à l'extrémité arrière de la tuyère. à l'intérieur d'un espace annulaire 44d prévu entre l'intérieur de la pièce 43b et la tuyère 43.
A partir de l'arrière de cet espace annulaire, le lubrifiant s'écoule sur la totalité de la surface externe de lia tuyère 43 et sur la totalité de la surface interne de la filière 45.
Les organes recevant la matière plastique et situés entre le dispositif de refoulement et la filière sont soumis à une pression très élevée et sont susceptibles de se briser; en outre, la matière plastique est susceptible de s'échapper par les joints. Pour éviter le bris de ces organes, ceux-ci sont prévus avec des parois très résistantes et les fuites de matière plastique fluide sont empêchées en serrant ensemble les divers organes au moyen de boulons 41c et 41d extrêmement résistants qui passent dans des oreilles prévues dans la tête 41b, dans le corps 42a du robinet et dans la pièce 43b.
En enlevant les boulons, les organes peuvent être facilement démontés pour leur nettoyage, leur réparation ou leur rem- platement.
Le conduit 44 prévu dans lia douille 43b reçoit le lubrifiant à partir de la courte tuyauterie 61 raccordée à la buse 44a qui est soudée sur la pièce 43b comme montré à la fig. 2.
La tuyauterie 61, la buse 44a et le corps 59a du dispositif d'étranglement 59 ont des parois très épaisses et de petits alésages pour empêcher une élasticité dans les connexions du lubrifiant entre le dispositif d'étranglement et la filière et pour contenir un volume de lubrifiant aussi faible que possible entre ces organes.
Ceci assure qu'une faible quantité incompressible de lubrifiant est emmagasinée entre le dispositif d'étranglement 59 et l'a matière plastique contenue dans la filière et, ce, dans une enceinte non élastique pour le cas d'une augmentation soudaine de pression de la matière plastique à l'intérieur de la filière résultant d'un collage local ou du toute autre came.
En conséquence, la pression du lubrifiant sera immédiatement soumise aux variations de pression de la matière plastique assurant un équilibre hydrostatique permanent entre ces pressions. Ceci tend non seulement à empêcher ou atténuer le collage, mais empêche également un écoulement de la matière plastique autour de la tuyère 43 et en arrière de l'extrémité de celui-ci qui pourrait arrêter l'écoulement du lubrifiant et provoquer un collage ou bourrage.
Le dispositif d'étranglement 59 comprend une aiguille 59b ajustée de manière à pouvoir coulisser dans l'alésage et qui est déplacée vers l'intérieur et vers l'extérieur en faisant tourner le manchon de manoeuvre 59e dans
lequel elle est fixée par son extrémité externe.
Le manchon 59e est vissé sur le corps 59a du
dispositif d'étranglement. Lorsque l'aiguille
59b est enfoncée dans le corps, la résistance à
l'écoulement du lubrifiant entre cette aiguille
et l'alésage est augmentée et lorsqu'elle est
déplacée vers l'extérieur, la résistance à l'écou
lement est diminuée. Ceci produit l'écoule-
ment critique très faible Ide lubrifiant requis.
On va maintenant décrire quelques exem
ples de mise en oeuvre du procédé selon la
présente invention.
Exemple I:
Une poudre de moulage de méthacrylate
de polyméthyle est conformée an une tige de
9,5 millimètres de diamètre en la chauffant
dans le idispositif de refoulement, en la fai
saut passer dans un filtre maintenu à une
température 'd'environ 2120 C et ensuite en
refoulant la matière à travers une tuyère dans
une filière de 3,12 mètres de long à travers
laquelle. du lubrifiant est forcé de s'écouler
sous forme d'une pellicule sur la surface de
la filière à un débit de 20 gouttes par minute,
sous une pression, d'environ 422 kilogrammes
par centimètre carré. Une température de
630 C environ est maintenue dans la chemise
de la filière.
La tige peut être refoulée à une vitesse
d'environ 3,40 mètres à la minute ou à un
débit d'environ 17,65 kilogrammes à l'heure.
Exemple 11:
Une poudre de moulage de méthacrylate
de polyméthyle est conformée en une tige de
25,4 millimètres de diamètre en chauffant le
composé dans le dispositif de refoulement, en
le faisant passer dans un filtre maintenu à
une température de 2040 C environ et en le
refoulant à travers une tuyère dans une
filière de 4,42 mètres de long. Du lubrifiant
est forcé de s'écouler dans la filière sous
forme d'une pellicule recouvrant la surface de cette filière à un débit de 9 gouttes par
minute sous une pression de 422 kilogrammes
environ par centimètre carré.
La température
de la filière correspond à celle d'une température de la chemise d'environ 710 C environ à l'entrée de la filière. La tige peut être refoulée à une vitesse de 0,46 mètre à la mi nute ou à un 'débit de 17,35 kilogramme. s à l'heure.
Exemple III:
Une poudre de moulage de polystyrolène est conformée en une tige de 9,5 millimètres de diamètre en la chauffant d'abord dans un dispositif de refoulement, en la faisant passer à travers un filtre maintenu à une température de 2230 C et en refoulant la matière plastique fortement chauffée à travers une tuyère dans une filière lae 3,12 mètres de long. Du lubrifiant est forcé dans la filière sous forme d'une pellicule recouvrant sa surface à un débit de 12 gouttes par minute sous une pression à la source de 422 kilogrammes environ par centimètre carré.
La température de la filière correspond à une température de la chemise de 770 C. La tige peut être ainsi refoulée à une vitesse ide 3,15 mètres par minute ou à un débit de 14,95 kilogrammes à l'heure. La tige ainsi produite à partir d'un composé Ide moulage de polystyrolène possède une surface terne.
Exemple IV :
Un composé de moulage de polystyrolène est soumis à un chauffage et à une pression dans un dispositif de refoulement, passe à travers un filtre maintenu à une température de 2230 C environ et est ensuite refoulé à travers une tuyère dans une filière de 4,42 mètres de long pour être conformé en une tige de 25,4 millimètres de diamètre. La température de la chemise de la filière à l'extrémité d'entrée de frette filière peut être de 85,5 C et l'écoulement du lubrifiant dans la filière peut être réglé à un débit de 11 gouttes par minute. La tige peut être refoulée à une vitesse de 0,483 mètre par minute ou à un 'débit de 17,215 kilogrammes à l'heure.
Dans les exemples I à IV ci-0dessus, une progressivité de la température peut être maintenue dans la filière correspondant à une élévation d'environ 5,55 C dans la chemise d'eau de l'entrée à la sortie de la filière, une quantité importante de chialeur étant trans férée de la matière plastique à la. ehemise d'eau de façon que la tige se refroidisse progressivement et durcisse dans la filière.
En plus des tiges, des tubAs et des rubans peuvent être fabriqués et, dans la fabrication de tubes, du lubrifiant peut être appliqué sur l'une des surfaces du tube ou sur les deux, de la manière décrite plus haut. On comprendra que dans la eonformation de matières plastiques thermodurcissables, la température de la filière est contrôlée de façon à transmettre de la chaleur à la matière plastique qui est dans cette filière, plutôt que d'en enlever, bien qu'un certain refroidissement d'une telle matière plastique thermodurcissable dans la filière puisse être réalisé si on le dé sire.
Dans la production de tubes, le lubrifiant peut être introduit entre la surface interne de la matière plastique et l'extérieur du mandrin sur lequel le tube est formé. Dans ce hut, un conduit annulaire pour le lubrifiant est prévu sur l'extrémité intérieure du mandrin ou en tout autre endroit désiré de celui-ci.
L'étant de la matière plastique ou de la charge amenée dans le dispositif de refoule ment peut varier. Outre la poudre dc moulage, des charges à l'état plus ou moins plastique ou même à l'état liquide ou semi-liquide peuvent être introduites dans le dispositif de refoulement et conformées suivant les profilés désires par le nouveau procédé suivant l'invention.
Au lieu de produire des profilés exempts de bulles, l'invention peut être utilisée pour produire des profilés contenant de la mousse ou des bulles décoratives tels que des tiges dans lesquelles des bulles de gaz ou de vapeur peuvent être formées à l'intérieur d'une enceinte extérieure exempte de bulles en matière transparente. Ceci peut être obtenu en augmentant la vitesse avec laquelle le profilé est refoulé, de façon que l'action de la pression et, du changement de température, tel que le refroidissement, soit insuffisante pour empêcher la formation de bulles de gaz à l'intérieur de la couche externe transparente.
REVENDICATIONS
I. Procédé de conformation d'une matière organique plastique, caractérisé par le fait qu'on refoule la matière plastique, sous la forme d'un courant de matière, à partir d'une tuyère à travers une filière, qu'on maintient une pellicule continue de lubrifiant entre la matière plastique et la filière sur la totalité de la surface de cette filière en alimentant constamment la filière avec ledit lubrifiant sous une pression supérieure à celle qu'on applique à la matière plastique, qu'on enrobe la matière plastique, à l'endroit où elle appro che de la surfaee de conformation initiale de la filière, dans ledit lubrifiant,
et qu'on règle l'écoulement de celui-ci dans la filière et son enlèvement de façon que le débit du lubrifiant ait une valeur très faible, fixée d'avance.