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"Procédé et dispositif de fabrication de feuilles extrudées en matière plastique."
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de feuilles en matière plastique coextrudées et aux dispositifs pour mettre en oeuvre ce procédé, en prévoyant des caractéristiques essentiellement nouvelles et des avantages substantiels par comparaison aux procédés connus de l'état actuel de la technique destinés dans des buts semblables.
Plus spécifiquement, l'objet de l'invention consiste fondamentalement à développer un procédé et un dispositif associé pour fabriquer des feuilles coextrudées formées de plusieurs couches simultanément produites, de façon qu'au moins une de ces couches puisse comprendre la formation de bandes longitudinales d'une ou de plusieurs couleurs, ces bandes longitudinales ayant éventuellement des largeurs différentes et des épaisseurs différentes en fonction des besoins dans chaque cas particulier, les bords de limite étant, dans chaque fois deux bandes adjacentes consécutives, parfaitement et clairement délimités sur leur longueur, en évitant la migration des couleurs entre les deux bandes adjacentes.
A cette fin, l'invention prévoit (d'une manière pratique) une distribution simultanée des matières formant les différentes couches par des conduits d'extrusion dans lesquels, dans le cas de l'incorporation de la couche à différentes couleurs, le dispositif d'extrusion est formé d'un grand nombre de conduits de sortie, un conduit pour chaque bande dans sa couleur respective, en maintenant en outre un contrôle strict en ce qui concerne
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la vitesse d'extrusion, la pression d'extrusion et l'épaisseur de la couche en cours de formation à l'aide de moyens d'étranglement de la matière extrudée dans son passage vers les différents conduits.
Le domaine d'application de l'invention est très large, il comprend d'une manière générale la fabrication d'articles à base de matières thermoplastiques, en particulier la fabrication de récipients spécifiques applicables pour certains produits alimentaires.
L'état actuel de la technique est connu pour utiliser une matière de moulage thermique comme base pour la fabrication de récipients spécifiques pour des produits alimentaires, de manière que les feuilles en cette matière présentent, sur une de leurs faces, un dessin spécifique consistant en une combinaison de bandes de couleur ;
le récipient ainsi formé présente, sur sa face exposée, les mêmes couleurs ornementales que celles de la feuille de départ de sorte que, les récipients étant formés par des parties de la feuille de départ, tous ceuxci ne révèlent pas nécessairement un dessin identique, cela étant fonction de la feuille choisie
Ces feuilles en matière de moulage thermique consistent principalement en un film extrudé d'une épaisseur spécifique qui est pourvu de bandes de couleur longitudinales distribuées comme nécessaire sur la surface d'une de ses faces.
La fabrication d'une feuille extrudée susceptible d'être utilisée suivant le but indiqué ci-dessus présente plusieurs inconvénients qui jusqu'à présent n'ont pas été résolus de manière adéquate Donc, des procédés de fabrication sont connus pour procurer une feuille ayant une surface présentant des bandes de couleur longitudinales, en partant d'une feuille de base qui est ensuite couverte d'une autre feuille contenant les couleurs souhaitées, les deux feuilles étant liées l'une à l'autre par un soudage thermique Dans d'autres cas, un grand nombre de bandes longitudinales parallèles de couleurs différentes sont liées à
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une feuille de base en vue d'atteindre le but souhaité.
Ces procédés requièrent un temps considérable et une dépense de travail qui ont pour effet des coûts de production très élevés
Le brevet français n 85/15621 prévoit une solution partielle aux problèmes soulevés par la fabrication d'une feuille de ce type, par développement d'un procédé dans lequel une feuille multiple formée de trois différentes couches est extrudée par une seule rangée de canaux multiples, la couche supérieure présentant un grand nombre de bandes de couleur Dans ce cas, les largeurs des bandes de couleur sont ajustées par contrôle de l'écoulement de la matière déposée sur chaque bande respective.
Cependant le système ne sert pas à éviter entièrement le mélange de couleurs dans des bandes adjacentes, ainsi qu'il résulte d'une migration de matière d'une bande à l'autre, ce défaut étant naturellement susceptible d'affecter le produit final fabriqué avec la matière thermoplastique.
D'autres procédés sont connus, qui permettent d'obtenir les bandes adjacentes désirées sans les sévères problèmes rencontrés par la migration de couleurs de chaque bande à la bande adjacente, mais
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l'obstacle consiste dans le fait que, dans le cas de changements dans le processus de fabrication, comme par exemple lorsque les bandes sont redistribuées, l'opération nécessite l'arrêt de la machine pendant une longue période de temps, avec de plus mise en oeuvre du remplacement de pièces ayant une dimension et un coût considérables, plusieurs de ces pièces devant être disponibles en stock, si nécessaire dans chaque cas.
Il serait par conséquent souhaitable d'obtenir une feuille coextrudée qui, tout en éliminant les problèmes présents dans la technique antérieure, procure un fini parfait qui soit exempt de migrations non souhaitables, permette des ajustements d'épaisseur et de
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largeur appropriés dans chaque bande et rende également possible une production rapide, rentable. C'est un des objectifs de l'invention.
De plus, un second but de l'invention consiste à prévoir des éléments qui, une fois incorporés de manière appropriée à la tête d'extrusion, permettent des changements dans la distribution des bandes de couleur en un temps minimum et à un coût considérablement inférieur à celui des dispositifs selon l'état antérieur de la technique.
La présente invention a développé un procédé et un dispositif pour fabriquer des feuilles coextrudées en matière de thermoformage, qui comprennent les caractéristiques souhaitables mentionnées ci-dessus Donc, la feuille est de préférence formée par des couches différenciées, de préférence trois couches, la première couche ou couche inférieure agissant comme élément de support. Cette première couche est de préférence d'une couleur banche sanitaire, afin d'être ensuite en contact avec le produit alimentaire, après le formage du récipient. Sur cette couche inférieure se trouve une couche intermédiaire comprenant un grand nombre de bandes de couleur, chacune ayant une largeur et une couleur préétablies Une couche supérieure est finalement prévue, de préférence d'une nature transparente, avec un reflet.
Suivant un exemple illustratif, non limitatif, de l'invention l'épaisseur totale de la feuille peut être distribuée de façon à prévoir approximativement 5 à 50 % pour la couche inférieure, approximativement 20 à 80 % pour la couche intermédiaire et approximativement 2 à 20 % pour la couche supérieure.
En vue de former les différentes couches qui constituent la feuille coextrudée suivant l'invention, l'utilisation de plusieurs conduits ayant des largeurs variables est prévue pour la matière d'extrusion, la largeur augmentant progressivement vers la sortie en fonction de la largeur souhaitée de la bande, chacun de ces conduits étant relié à un réservoir de stockage qui contient la matière d'extrusion, par des
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moyens décrits dans la suite.
Conformément à cela, la couche Inférieure requiert un seul conduit ; la couche intermédiaire requiert autant de conduits que de bandes longitudinales à former, le passage du conduit d'alimentation dans chacun de ces conduits étant contrôlé par des vis ajustables qui régulent l'écoulement de la matière d'extrusion ; finalement, la couche supérieure ou protectrice/de finition nécessite également un seul conduit
Le fonctionnement de tous ces conduits à matière d'extrusion est simultané, c'est-à-dire qu'ils fournissent tous simultanément la matière nécessaire pour former les trois couches différentes qui constituent la feuille coextrudée suivant l'invention, et par conséquent elles sont de préférence assemblées ensemble dans une seule tête d'extrusion.
La feuille formée, lorsqu'elle est supportée par la base mobile, passe à travers des moyens de refroidissement qui comprennent de préférence des rouleaux vers lesquels la feuille est transportée et à l'intérieur desquels circule un liquide réfrigérant, de préférence de l'eau, qui est conçu pour maintenir les rouleaux de refroidissement à une température constante. La feuille ainsi obtenue est prête à être enroulée en bobines, par exemple, et à être découpée à une longueur prédéterminée.
Pour former la couche intermédiaire, c'est-à-dire la couche composée des différentes bandes longitudinales de couleur, l'invention enseigne que, afin d'éviter l'inconvénient de migrations de matière d'une bande à l'une quelconque des bandes adjacentes, ce qui a pour effet un mélange de leurs couleurs, une relation de compromis doit être maintenue entre les différents paramètres mis en oeuvre dans la formation de la feuille Donc, afin d'éviter cet inconvénient et de procurer à la fois la largeur et l'épaisseur souhaitées aux bandes de couleur et aux deux autres couches, il est nécessaire d'établir une relation entre la vitesse à laquelle la feuille est portée et la vitesse et la pression
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auxquelles la matière fondue est alimentée à travers les conduits d'extrusion,
ainsi que de contrôler la température et la fluidité correspondante de la matière. Par un contrôle adéquat de ces paramètres, une formation de bandes longitudinales ayant des couleurs parfaitement définies, délimitées par des bords absolument en ligne droite, est obtenue, d'une manière dépourvue d'interaction mutuelle entre des bandes adjacentes. Un ajustement de la quantité de matière nécessitée pour la formation de chaque couche est effectué à l'aide de moyens d'étranglement du passage de la matière venant des réservoirs respectifs dans lesquels elle est stockée, ces moyens consistant, comme précédemment noté, en des vis qui peuvent être insérées à une profondeur plus ou moins grande, comme nécessaire, dans les tubes reliant les réservoirs de stockage de matière et les conduits de sortie finales.
Suivant les autres aspects de l'invention, la matière destinée à former la feuille est une matière plastique appropriée, de préférence du polystyrène, à laquelle différents colorants sont ajoutés en vue de procurer les couleurs souhaitées aux bandes longitudinales, cette matière s'écoulant à travers les conduits d'extrusion à une température comprise entre 190 et 300 C, bien que de préférence cette température soit de l'ordre de 200 C. De plus, la largeur des bandes à obtenir varie entre 3 et 600 mm ; l'épaisseur de la feuille varie de 0, 3 à 2,4 mm, en fonction des exigences spécifiques dans chaque cas.
La forme de réalisation pratique du dispositif d'alimentation de matière colorée destiné à obtenir les différentes bandes longitudinales comprend un agencement d'éléments qui sont aisément et rapidement interchangés en fonction de chaque besoin spécifique Donc, dans la tête d'extrusion, une plaque d'amenée est agencée pour comporter au moins trois canaux longitudinaux (c'est-à-dire autant de canaux qu'il est besoin de bandes de couleur longitudinales pour former
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la couche centrale, plus un canal additionnel pour la couche inférieure et un autre canal pour la couche supérieure), elle est positionnée horizontalement et située à des hauteurs différentes, cette plaque d'amenée étant en contact avec une partie intermédiaire pourvue d'un grand nombre de trous passants transversaux de manière que,
à travers la face de contact avec la plaque d'amenée, l'entrée des trous soit reliée aux différents canaux d'alimentation de matière, ces entrées étant par conséquent agencées aux mêmes hauteurs que celles où passent lesdits canaux, tandis que du côté avant les sorties de ces trous de passage émergent au même niveau, de préférence à une hauteur intermédiaire et ainsi les conduits creux entre l'entrée et la sortie situés en dessous du niveau moyen s'étendent vers le haut le long de l'intérieur de la plaque ; les conduits correspondant aux trous positionnés audessus de ce niveau moyen s'étendent vers le bas vers une hauteur moyenne à l'intérieur de la plaque intermédiaire tandis que les trous situés à la hauteur moyenne maintiennent leur hauteur sur leur trajet à l'intérieur de la plaque intermédiaire.
Enfin, une plaque finale est disposée après la plaque intermédiaire, cette plaque finale présentant un grand nombre d'évidements qui, suivant une forme de réalisation préférée, adoptent une forme triangulaire et constituent les sections d'alimentation de matière, la base inférieure de chaque évidement ayant la même largeur que celle de chaque bande à former dans la couche intermédiaire ;
cette plaque est en outre pourvue d'un grand nombre de trous de passage transversaux, un dans chaque évidement, et chacun d'eux communique avec le trou respectif correspondant à la plaque intermédiaire Sur base de cette conception, seules les plaques finales et intermédiaires doivent être changées afin d'obtenir une distribution différente des bandes de couleur
Une description détaillée qui suit de l'objet de l'invention se réfère aux dessins annexés, dans lesquels on a représenté, à titre
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d'exemple et par conséquent d'une manière totalement non imitatrice, une forme préférée de réalisation
La figure 1 représente une vue schématique des éléments nécessaires à la mise en oeuvre du procédé d'extrusion de feuilles de matière plastique suivant la présente invention.
La figure 2 représente un détail, à l'échelle agrandie, de la feuille obtenue par le procédé suivant l'invention, selon une coupe longitudinale.
La figure 3 représente également un détail schématique, à une échelle agrandie, de la feuille suivant l'invention coupée transversalement.
La figure 4 représente également une vue schématique de la feuille obtenue, enroulée de manière appropriée pour former la bobine et soumise à l'action d'un moyen de coupe
La figure 5 représente une vue de la partie inférieure de la machine portant la plaque de formation de bandes finale, représentée séparément.
La figure 6 représente une vue en élévation de la plaque d'amenée de matière plastique.
La figure 7 représente des vues respectives correspondant aux vues en élévation avant et arrière de la plaque intermédiaire.
La figure 8 représente une vue en section du couplage des plaques d'amenée et intermédiaire l'une à l'autre et au corps de la machine.
En vue de fournir une description détaillée de la forme de réalisation préférée de l'invention, on fera référence de manière permanente aux figures annexées de façon à simplifier l'explication. Donc, la figure 1 représente d'une manière schématique un dispositif qui est destiné à représenter les moyens d'extrusion destinés au formage de la feuille suivant le procédé de l'invention.
Ces moyens d'extrusion sont
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représentés par un réservoir de stockage 1, relié par l'intermédiaire d'un tube approprié à un premier conduit destiné à l'extrusion de la couche de base 4 ou couche inférieure, par plusieurs réservoirs de stockage 2 contenant la matière d'extrusion, chacun d'eux étant respectivement relié à un des conduits de sortie correspondants 11 destinés à la formation de la couche intermédiaire 5 ou couche de couleur, une couleur pour chaque conduit 11, et par un réservoir de stockage 3 avec de la matière d'extrusion pour le formage, par le conduit correspondant 12, de la couche supérieure 6 déposée sur les couches précédentes récemment formées Comme expliqué ci-après, la feuille complète est déposée sur une base mobile à une vitesse prédéterminée,
cette base n'étant pas représentée car elle ne fait pas partie de la présente invention.
En ce qui concerne la figure 1, il faut noter que le fait que les conduits associés aux réservoirs de stockage de matière d'extrusion 1-3 sont représentés de manière à être séparés l'un de l'autre d'une certaine distance est destiné à des raisons uniquement de clarté, puisqu'il faut clairement comprendre que tout ces conduits sont assemblés ensemble dans une seule tête d'extrusion, comme celle représentée sur la figure 8 de sorte que, comme noté précédemment, l'alimentation en matière d'extrusion pour les différentes couches de feuille soit simultanée, en des points séparés l'un de l'autre d'une distance minimale
Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, un seul conduit est prévu pour chacune des couches respectives inférieure 4 et supérieure 6, tandis que, dans le cas de la couche intermédiaire, des conduits multiples sont prévus,
un pour chaque bande longitudinale colorée prévue Ces conduits fournissent de la matière pour les bandes le long d'une ligne transversale par rapport à la direction d'entraînement, dans un agencement de"peigne"transversal à la direction du mouvement de la feuille.
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La feuille finale comprend par conséquent trois couches qui sont collées l'une à l'autre par de la chaleur, ainsi qu'il est représenté plus clairement à une échelle agrandie sur la figure 2 Cette figure représente la forme de réalisation préférée de l'invention dans laquelle les trois couches ont des épaisseurs relatives différentes.
Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 3, à la fois la couche supérieure 6 et la couche inférieure 4 sont continues avec une couche intermédiaire 5 en sandwich entre elles, cette couche intermédiaire étant formée par lesdites bandes longitudinales différemment colorées. Dans l'exemple de la forme de réalisation représentée sur la figure 3, chaque bande est marquée d'une lettre de façon que, selon cette figure, la couche comprenne de nombreuses bandes longitudinales colorées ayant les différentes couleurs A à D qui sont ensuite répétées jusqu'à ce que la totalité de la largeur de la couche intermédiaire 5 soit couverte.
Evidemment, c'est simplement un exemple de travail Il doit être entendu que n'importe quelle combinaison de couleurs est possible, dans ou en dehors d'une séquence répétitive, ainsi qu'il est dicté par les exigences de chaque application spécifique.
Comme on peut le voir sur la figure 1, la communication entre les réservoirs de stockage 1,2, 3 et les conduits inférieurs respectifs est effectuée au moyen de tubes ou d'autres conduits appropriés à l'intérieur desquels la matière s'écoule vers le bas vers les conduits d'extrémité ou canaux destinés au formage des couches de la feuille Ces tubes de liaison comportent, d'une manière conventionnelle, des moyens d'ajustement de l'écoulement de la matière d'extrusion, qui consistent de préférence en des vis manoeuvrées à la main 13, qui sont disposées en un emplacement approprié aisément accessible à l'utilisateur, ces vis étant susceptibles d'être insérées dans une mesure plus ou moins grande dans chaque tube associé,
en étranglant ensuite le passage de la matière et en réglant donc la quantité de matière
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d'extrusion atteignant chaque conduit d'extrémité (10-12) dans la tête d'extrusion
Dans une position donnée le long du trajet suivi par la feuille coextrudée ainsi formée, évidemment au-delà de la tête d'extrusion, des moyens de refroidissement sont prévus pour réduire de manière considérable la température de la feuille avant qu'elle ne soit enroulée en bobines pour l'entreposage ou l'expédition. Ces moyens de refroidissement consistent de préférence en plusieurs cylindres 7 maintenus à température constante, superposés deux par deux et placés parallèlement l'un à l'autre, cylindres à l'intérieur desquels un fluide de refroidissement, de préférence de l'eau, est amené à circuler sous pression.
Les cylindres doivent par conséquent être montés avec des conduits d'entrée et de sortie (non désignés par une référence) pour le fluide de refroidissement, cylindres qui sont agencés de façon que la feuille obtenue passe entre eux et soit en contact avec eux
Ensuite, la feuille est enroulée d'une manière conventonnelle pour former une bobine 8 destinée à l'emballage et à l'entreposage.
La feuille est coupée à la longueur souhaitée en utilisant des moyens de coupe conventionnels 9, comme il est représenté de manière schématique sur la figure 4, ces moyens de coupe étant susceptibles de comporter des détecteurs, par exemple des cellules photoélectriques ou des dispositifs semblables, pour détecter les différentes couleurs
Le procédé est mis en oeuvre de la manière précédemment décrite et selon la présentation schématique d'étapes et de constituants représentée sur les figures 1 à 4.
Cependant, comme précédemment expliqué, l'invention comporte certaines améliorations très importantes qui touchent la construction du dispositif d'alimentation en matière plastique extrudée. en particulier en ce qui concerne la partie du dispositif destinée au formage de la feuille intermédiaire avec les
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différentes bandes de couleur 6. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 5, une partie inférieure 14 ou base est représentée séparée de la plaque d'extrémité 15 de formation de bandes Ainsi qu'on peut le voir, cette partie 14 est de préférence d'une manière générale en forme de prisme et elle est pourvue d'une portion triangulaire en saillie et de plusieurs trous taraudés 16 dans la face entrant en contact avec ladite plaque d'extrémité 15.
La plaque 15 est également en forme de prisme et elle présente un bord chanfreiné de façon que, lorsqu'elle est adaptée à la partie 14, le bord apparaisse comme une continuation de la portion triangulaire de la partie de base La plaque 15 présente plusieurs évidements 17 qui sont de préférence façonnés avec une forme triangulaire et qui constituent les sections d'alimentation de matière correspondant à la formation des bandes dans la couche 5 de la feuille extrudée. Ces évidements ont été usinés dans la plaque 15 de façon qu'ils deviennent plus profonds lorsqu'ils descendent conformément à la position représentée sur les dessins, c'est-à-dire au fur et à mesure qu'ils avancent vers le sommet de chaque section triangulaire, tandis qu'à la base ils restent pratiquement à fleur de la surface de la plaque 15.
Cette plaque 15 comporte également plusieurs trous de passage transversaux 18 qui sont positionnés pour correspondre avec les trous 16 de la partie inférieure 14, capables de recevoir des vis (non représentées) qui sont vissées dans ces trous 16 une fois que la plaque est adaptée à la partie 14, en établissant donc la fixation de ces deux parties
La figure 6 montre une vue en élévation latérale de la pièce d'amenée de matière d'extrusion 19 nécessaire pour former les différentes couches, y compris la couche intermédiaire qui est de préférence formée de différentes bandes colorées longitudinales Cette figure montre un exemple d'une forme de réalisation uniquement dans des buts illustratifs, de façon que l'invention puisse être aisément
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comprise, trois canaux 20, 21,
22 étant prévus qui s'étendent presque le long de la totalité de la longueur de cette pièce, et sont fermés à son extrémité interne tandis qu'à l'autre extrémité externe des trous respectifs 23, 24, 25 sont formés pour alimenter la matière vers lesdits canaux Ainsi qu'on peut le comprendre, l'agencement des trois canaux 20 à 22 offre la possibilité d'alimenter de la matière d'extrusion pour former les couches, une pour chaque canal. C'est-à-dire que le canal situé en haut 20 fournit de préférence la matière nécessaire pour former la couche supérieure 6 ; le canal positionné de manière intermédiaire 21 fournit de préférence la matière nécessaire pour former une seule couche intermédiaire 5, le canal inférieur 22 fournit de même de préférence la matière nécessaire pour former la couche inférieure 4 de la feuille.
Par conséquent, suivant une forme de réalisation telle que représentée sur la figure 6, la couche intermédiaire 5 de la feuille peut seulement être d'une seule couleur, puisque seul un canal d'alimentation de matière est prévu pour sa formation ; cependant, et étant donné que la formation de la couche intermédiaire comporte de préférence plusieurs bandes longitudinales de différentes couleurs, il doit être entendu que le nombre de canaux dans la pièce 19 doit être plus grand, c'est-à-dire qu'en plus des canaux de positionnement supérieur et inférieur 20 et 22 pour former respectivement les couches 6 et 4 dans la feuille finale, il faut prévoir autant de canaux intermédiaires 21 que de bandes colorées longitudinales sont prévues pour la couche intermédiaire, Par exempte,
de façon qu'une feuille finale contienne une couche intermédiaire ayant deux ou trois bandes de couleur, le nombre de canaux intermédiaires 21 dans la pièce 19 devra être de trois (un pour chaque couleur) ce qui, additionné aux canaux supérieur et inférieur 20 et 22, fait un total de cinq canaux
Cette plaque d'amenée 19 est en contact avec une plaque intermédiaire 26 dont des vues en élévation frontale et arrière sont
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représentées sur la figure 7. Ainsi qu'on peut le voir, cette plaque intermédiaire 26 comporte plusieurs trous de passage 27,28, 29 dont les ouvertures d'entrée sont disposées à différentes hauteurs, comme représenté sur la vue inférieure de la figure 7.
Donc, lorsqu'une plaque intermédiaire 26 est couplée à la plaque d'amenée 19, l'entrée de chaque trou 27 située en haut est en contact direct avec le canal 20, situé en haut sur la plaque d'amenée 19, de façon que grâce à ces trous la matière présente dans ce canal soit fournie pour former la couche supérieure de la feuille à travers lesdits trous de sortie 27 ; cela vaut également pour la matière de la couleur présente dans le ou les canaux 21 qui est ou sont en contact avec l'entrée des trous 28 situés à une hauteur intermédiaire, ce qui permet que les bandes colorées soient formées dans la couche intermédiaire, et finalement cela vaut également pour les trous 29, dont les entrées sont situées à la même hauteur et sont reliées au canal inférieur 22 pour former la couche inférieure.
Les sorties externes des trous 27 à 29 sont toutes à la même hauteur de façon à coïncider avec la position des trous intermédiaires 28, de manière que le conduit correspondant à chaque trou 27 passe vers le bas à l'intérieur de la pièce 26 jusqu'à ce qu'il atteigne la hauteur moyenne souhaitée tandis que le conduit correspondant aux trous inférieurs 29 passe vers le haut à l'intérieur de la pièce jusqu'à ce qu'il atteigne la hauteur de sortie.
Cet agencement peut être mieux apprécié sur la figure 8, dans laquelle une section dans le couplage des plaques d'amenée 19 et intermédiaire 26 au corps de machine est représentée de manière schématique La figure montre les entrées 23,24a, 24b, 24c et 25 des canaux respectifs correspondant à la plaque d'amenée 19, représentées schématiquement en communication avec un trou 29 dans la plaque intermédiaire et qui, comme précédemment constaté, s'étendent dans une position intermédiaire sans rapport avec la hauteur initiale du trou
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avec lequel elles communiquent Cette figure montre, également de manière schématique, la position de la vis manoeuvrée à la main 30, qui est prévue pour ajuster la quantité d'écoulement de matière à travers le conduit correspondant vers la sortie, comme précédemment expliqué.
Ce qui précède décrit une forme de réalisation préférée de l'invention. Dans n'importe quel cas, les termes de cette description ne peuvent pas être interprétés comme limitatifs dans aucun sens, mais seulement comme un moyen de fournir une description plus claire des caractéristiques et avantages prévus par l'invention. Par exemple, la figure 1 montre un certain nombre de conduits finals associés respectivement à des réservoirs de stockage 2 pour la matière d'extrusion utilisée dans le formage des bandes de couleur longitudinales respectives ; cependant, le nombre de conduits peut varier largement (la figure 3 montre beaucoup plus de bandes) en fonction des besoins et exigences de chaque cas particulier.
D'autre part, dans la vue illustrée sur cette même figure 1, toutes les bandes longitudinales sont représentées comme ayant la même largeur, bien que ce fait ne puisse pas imposer de limite en quoi que ce soit à l'invention, puisque les largeurs peuvent varier d'une bande à l'autre. De même, les moyens de refroidissement de feuilles sont agencés sous la forme de cylindres transversaux superposés, bien que naturellement d'autres formes de matérialisation de ces moyens de refroidissement puissent parfaitement être prévues.
Le nombre de canaux intermédiaires 21 de la plaque d'amenée est aussi susceptible de varier en fonction du nombre de bandes de couleur dans la couche intermédiaire de la feuille finie
Le contenu de cette description n'a pas besoin d'être plus extensif pour que l'homme de métier comprenne la portée et les avantages dérivant de l'invention, ainsi que le développement et la mise en pratique de son objet
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Nonobstant ce qui précède, il dot être évident que l'invention a été décrite suivant une forme de réalisation préférée et que, par conséquent, elle est susceptible de modifications pourvu qu'elles n'imposent pas une quelconque altération de la nature de base de l'invention, ces modifications étant telles que celles affectant la dimension, la forme et/ou les matières de fabrication.
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"Method and device for manufacturing extruded plastic sheets."
The present invention relates to a process for manufacturing coextruded plastic sheets and to the devices for implementing this process, providing essentially new characteristics and substantial advantages compared to the known processes of the prior art intended for similar purposes.
More specifically, the object of the invention basically consists in developing a method and an associated device for manufacturing coextruded sheets formed from several layers simultaneously produced, so that at least one of these layers can comprise the formation of longitudinal strips d one or more colors, these longitudinal bands possibly having different widths and different thicknesses according to the needs in each particular case, the boundary edges being, in each case two consecutive adjacent bands, perfectly and clearly delimited on their length, avoiding the migration of colors between the two adjacent bands.
To this end, the invention provides (in a practical manner) for the simultaneous distribution of the materials forming the different layers by extrusion conduits in which, in the case of incorporating the layer in different colors, the device for extrusion is formed by a large number of outlet conduits, one conduit for each strip in its respective color, further maintaining strict control over
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the extrusion speed, the extrusion pressure and the thickness of the layer being formed using means for throttling the extruded material in its passage to the various conduits.
The field of application of the invention is very wide, it generally includes the manufacture of articles based on thermoplastic materials, in particular the manufacture of specific containers applicable for certain food products.
The current state of the art is known to use a thermal molding material as a base for the manufacture of specific containers for food products, so that the sheets of this material have, on one of their faces, a specific design consisting of a combination of colored bands;
the container thus formed has, on its exposed face, the same ornamental colors as those of the starting sheet so that, the containers being formed by parts of the starting sheet, all these do not necessarily reveal an identical design, that depending on the chosen sheet
These sheets of thermal molding material consist mainly of an extruded film of a specific thickness which is provided with longitudinal colored bands distributed as necessary on the surface of one of its faces.
The manufacture of an extruded sheet capable of being used for the above-mentioned purpose has several drawbacks which hitherto have not been adequately resolved. Therefore, manufacturing methods are known for providing a sheet having a surface with longitudinal colored bands, starting from a base sheet which is then covered with another sheet containing the desired colors, the two sheets being linked to one another by thermal welding In other case a lot of parallel longitudinal bands of different colors are tied to
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a basic sheet in order to achieve the desired goal.
These processes require considerable time and labor, which results in very high production costs.
French Patent No. 85/15621 provides a partial solution to the problems raised by the manufacture of a sheet of this type, by developing a process in which a multiple sheet formed from three different layers is extruded by a single row of multiple channels , the upper layer having a large number of colored bands In this case, the widths of the colored bands are adjusted by controlling the flow of the material deposited on each respective band.
However, the system is not used to completely avoid mixing colors in adjacent bands, as it results from a migration of material from one band to another, this defect being naturally liable to affect the final product produced. with thermoplastic material.
Other methods are known, which make it possible to obtain the desired adjacent bands without the severe problems encountered by the migration of colors from each band to the adjacent band, but
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the obstacle consists in the fact that, in the case of changes in the manufacturing process, such as for example when the bands are redistributed, the operation requires the machine to be stopped for a long period of time, with more replacement of parts having a considerable dimension and cost, several of these parts having to be available in stock, if necessary in each case.
It would therefore be desirable to obtain a coextruded sheet which, while eliminating the problems present in the prior art, provides a perfect finish which is free of undesirable migrations, allows adjustments in thickness and
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appropriate width in each strip and also makes rapid, profitable production possible. This is one of the objectives of the invention.
In addition, a second object of the invention consists in providing elements which, once incorporated in an appropriate manner into the extrusion head, allow changes in the distribution of the color bands in minimum time and at considerably lower cost. to that of the devices according to the prior art.
The present invention has developed a method and a device for manufacturing coextruded sheets of thermoforming material, which include the desirable characteristics mentioned above. Therefore, the sheet is preferably formed by differentiated layers, preferably three layers, the first layer or lower layer acting as a support element. This first layer is preferably of a sanitary color, so as to then be in contact with the food product, after the container has been formed. On this lower layer there is an intermediate layer comprising a large number of colored bands, each having a predetermined width and color. An upper layer is finally provided, preferably of a transparent nature, with a reflection.
According to an illustrative, nonlimiting example of the invention, the total thickness of the sheet can be distributed so as to provide approximately 5 to 50% for the lower layer, approximately 20 to 80% for the intermediate layer and approximately 2 to 20 % for the top layer.
In order to form the different layers which constitute the coextruded sheet according to the invention, the use of several conduits having variable widths is provided for the extrusion material, the width gradually increasing towards the outlet as a function of the desired width of the strip, each of these conduits being connected to a storage tank which contains the extrusion material, by
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means described below.
In accordance with this, the Lower layer requires a single conduit; the intermediate layer requires as many conduits as longitudinal strips to be formed, the passage of the supply conduit in each of these conduits being controlled by adjustable screws which regulate the flow of the extrusion material; finally, the top or protective / finishing layer also requires a single duct
The operation of all these extrusion material conduits is simultaneous, that is to say that they all simultaneously supply the material necessary to form the three different layers which constitute the coextruded sheet according to the invention, and therefore they are preferably assembled together in a single extrusion head.
The formed sheet, when supported by the movable base, passes through cooling means which preferably include rollers to which the sheet is transported and inside which a coolant, preferably water, circulates. , which is designed to keep the cooling rollers at a constant temperature. The sheet thus obtained is ready to be wound into coils, for example, and to be cut to a predetermined length.
To form the intermediate layer, that is to say the layer composed of the different longitudinal colored bands, the invention teaches that, in order to avoid the disadvantage of material migrations from one band to any of the adjacent bands, which results in a mixture of their colors, a compromise relationship must be maintained between the different parameters used in the formation of the sheet Therefore, in order to avoid this drawback and to provide both the width and the desired thickness of the color bands and the other two layers, it is necessary to establish a relationship between the speed at which the sheet is carried and the speed and pressure
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to which the molten material is fed through the extrusion pipes,
as well as controlling the temperature and the corresponding fluidity of the material. By adequate control of these parameters, a formation of longitudinal bands having perfectly defined colors, delimited by edges absolutely in a straight line, is obtained, in a manner devoid of mutual interaction between adjacent bands. An adjustment of the quantity of material required for the formation of each layer is carried out using means for restricting the passage of the material coming from the respective reservoirs in which it is stored, these means consisting, as previously noted, of screws which can be inserted to a greater or lesser depth, as necessary, in the tubes connecting the material storage tanks and the final outlet conduits.
According to the other aspects of the invention, the material intended to form the sheet is a suitable plastic material, preferably polystyrene, to which different dyes are added in order to provide the desired colors to the longitudinal strips, this material flowing at through the extrusion pipes at a temperature between 190 and 300 C, although preferably this temperature is of the order of 200 C. In addition, the width of the strips to be obtained varies between 3 and 600 mm; the thickness of the sheet varies from 0.3 to 2.4 mm, depending on the specific requirements in each case.
The practical embodiment of the colored material supply device intended to obtain the different longitudinal strips comprises an arrangement of elements which are easily and quickly interchanged according to each specific need. Therefore, in the extrusion head, a plate of the feed is arranged to include at least three longitudinal channels (that is to say as many channels as it is necessary to have longitudinal colored bands to form
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the central layer, plus an additional channel for the lower layer and another channel for the upper layer), it is positioned horizontally and located at different heights, this supply plate being in contact with an intermediate part provided with a large number of pass-through holes so that,
through the contact face with the supply plate, the inlet of the holes is connected to the various material supply channels, these inlets therefore being arranged at the same heights as those through which said channels pass, while on the front side the outlets of these through holes emerge at the same level, preferably at an intermediate height and thus the hollow conduits between the inlet and the outlet situated below the average level extend upward along the interior of the plate ; the conduits corresponding to the holes positioned above this average level extend downwards to an average height inside the intermediate plate while the holes located at the average height maintain their height on their path inside the intermediate plate.
Finally, an end plate is arranged after the intermediate plate, this end plate having a large number of recesses which, according to a preferred embodiment, adopt a triangular shape and constitute the material supply sections, the lower base of each recess having the same width as that of each strip to be formed in the intermediate layer;
this plate is also provided with a large number of transverse through holes, one in each recess, and each of them communicates with the respective hole corresponding to the intermediate plate. On the basis of this design, only the final and intermediate plates must be changed to obtain a different distribution of the colored bands
A detailed description which follows of the subject of the invention refers to the attached drawings, in which there is shown, by way of
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example and therefore in a totally non-imitative manner, a preferred embodiment
Figure 1 shows a schematic view of the elements necessary for the implementation of the extrusion process of plastic sheets according to the present invention.
FIG. 2 represents a detail, on an enlarged scale, of the sheet obtained by the method according to the invention, according to a longitudinal section.
Figure 3 also shows a schematic detail, on an enlarged scale, of the sheet according to the invention cut transversely.
FIG. 4 also represents a schematic view of the sheet obtained, wound in an appropriate manner to form the coil and subjected to the action of a cutting means
Figure 5 shows a view of the lower part of the machine carrying the final banding plate, shown separately.
Figure 6 shows an elevational view of the plastic feed plate.
FIG. 7 represents respective views corresponding to the front and rear elevation views of the intermediate plate.
FIG. 8 represents a section view of the coupling of the supply and intermediate plates to one another and to the body of the machine.
In order to provide a detailed description of the preferred embodiment of the invention, reference will be made permanently to the accompanying figures in order to simplify the explanation. Therefore, Figure 1 shows schematically a device which is intended to represent the extrusion means for forming the sheet according to the method of the invention.
These extrusion means are
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represented by a storage tank 1, connected via a tube suitable for a first conduit intended for the extrusion of the base layer 4 or lower layer, by several storage tanks 2 containing the extrusion material, each of them being respectively connected to one of the corresponding outlet conduits 11 intended for the formation of the intermediate layer 5 or color layer, a color for each conduit 11, and by a storage tank 3 with extrusion material for the formation, via the corresponding conduit 12, of the upper layer 6 deposited on the previous recently formed layers As explained below, the complete sheet is deposited on a mobile base at a predetermined speed,
this base is not shown because it is not part of the present invention.
With regard to FIG. 1, it should be noted that the fact that the conduits associated with the extrusion material storage tanks 1-3 are shown so as to be separated from each other by a certain distance is intended for reasons of clarity only, since it must be clearly understood that all of these conduits are assembled together in a single extrusion head, such as that shown in FIG. 8 so that, as noted above, the supply of material d for the different layers of sheet is simultaneous, at points separated from each other by a minimum distance
As can be seen in FIG. 1, a single duct is provided for each of the respective lower 4 and upper 6 layers, while, in the case of the intermediate layer, multiple ducts are provided,
one for each colored longitudinal strip provided These conduits provide material for the strips along a line transverse to the drive direction, in a "comb" arrangement transverse to the direction of movement of the sheet.
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The final sheet therefore comprises three layers which are bonded to each other by heat, as shown more clearly on an enlarged scale in Figure 2 This figure shows the preferred embodiment of the invention in which the three layers have different relative thicknesses.
As can be seen in FIG. 3, both the upper layer 6 and the lower layer 4 are continuous with an intermediate layer 5 sandwiched between them, this intermediate layer being formed by said differently colored longitudinal strips. In the example of the embodiment shown in Figure 3, each strip is marked with a letter so that, according to this figure, the layer comprises many colored longitudinal strips having the different colors A to D which are then repeated until the entire width of the intermediate layer 5 is covered.
Obviously, this is just a working example. It should be understood that any combination of colors is possible, in or outside of a repeating sequence, as dictated by the requirements of each specific application.
As can be seen in Figure 1, the communication between the storage tanks 1,2, 3 and the respective lower conduits is carried out by means of tubes or other suitable conduits inside which the material flows to downwards towards the end conduits or channels intended for forming the layers of the sheet. These connecting tubes comprise, in a conventional manner, means for adjusting the flow of the extrusion material, which preferably consist in hand-operated screws 13, which are arranged in a suitable location easily accessible to the user, these screws being capable of being inserted to a greater or lesser extent into each associated tube,
then by throttling the passage of the material and thus adjusting the amount of material
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extrusion reaching each end pipe (10-12) in the extrusion head
In a given position along the path followed by the coextruded sheet thus formed, obviously beyond the extrusion head, cooling means are provided to considerably reduce the temperature of the sheet before it is rolled up. in reels for storage or shipping. These cooling means preferably consist of several cylinders 7 maintained at constant temperature, superimposed two by two and placed parallel to each other, cylinders inside which a cooling fluid, preferably water, is caused to circulate under pressure.
The cylinders must therefore be mounted with inlet and outlet conduits (not designated by a reference) for the coolant, cylinders which are arranged so that the sheet obtained passes between them and is in contact with them
Then, the sheet is rolled up in a conventional manner to form a reel 8 for packaging and storage.
The sheet is cut to the desired length using conventional cutting means 9, as shown schematically in FIG. 4, these cutting means being capable of comprising detectors, for example photoelectric cells or similar devices, to detect different colors
The method is implemented in the manner previously described and according to the schematic presentation of steps and constituents shown in FIGS. 1 to 4.
However, as previously explained, the invention includes certain very significant improvements which affect the construction of the device for supplying extruded plastic. in particular with regard to the part of the device intended for forming the intermediate sheet with the
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different colored bands 6. As can be seen in FIG. 5, a lower part 14 or base is shown separated from the end plate 15 for forming bands. As can be seen, this part 14 is preferably generally in the form of a prism and it is provided with a triangular projecting portion and several tapped holes 16 in the face coming into contact with said end plate 15.
The plate 15 is also in the form of a prism and it has a chamfered edge so that, when it is adapted to the part 14, the edge appears as a continuation of the triangular portion of the base part The plate 15 has several recesses 17 which are preferably shaped with a triangular shape and which constitute the material supply sections corresponding to the formation of the strips in the layer 5 of the extruded sheet. These recesses have been machined in the plate 15 so that they become deeper when they descend in accordance with the position shown in the drawings, that is to say as they advance towards the top of each triangular section, while at the base they remain practically flush with the surface of the plate 15.
This plate 15 also comprises several transverse passage holes 18 which are positioned to correspond with the holes 16 of the lower part 14, capable of receiving screws (not shown) which are screwed into these holes 16 once the plate is adapted to Part 14, thus establishing the fixation of these two parts
Figure 6 shows a side elevational view of the extrusion material feed piece 19 necessary to form the different layers, including the intermediate layer which is preferably formed of different longitudinal colored bands. This figure shows an example of an embodiment for illustrative purposes only, so that the invention can be readily
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included, three channels 20, 21,
22 being provided which extend almost along the entire length of this piece, and are closed at its inner end while at the other outer end respective holes 23, 24, 25 are formed to feed the material to said channels As can be understood, the arrangement of the three channels 20 to 22 offers the possibility of feeding extrusion material to form the layers, one for each channel. That is to say that the channel located at the top 20 preferably supplies the material necessary to form the upper layer 6; the intermediate positioned channel 21 preferably provides the material necessary to form a single intermediate layer 5, the lower channel 22 likewise preferably supplies the material necessary to form the lower layer 4 of the sheet.
Consequently, according to an embodiment as shown in FIG. 6, the intermediate layer 5 of the sheet can only be of one color, since only a material supply channel is provided for its formation; however, and since the formation of the intermediate layer preferably comprises several longitudinal bands of different colors, it should be understood that the number of channels in the part 19 must be greater, that is to say that in plus upper and lower positioning channels 20 and 22 to form layers 6 and 4 respectively in the final sheet, as many intermediate channels 21 must be provided as longitudinal colored bands are provided for the intermediate layer, for example,
so that a final sheet contains an intermediate layer having two or three bands of color, the number of intermediate channels 21 in room 19 should be three (one for each color) which, added to the upper and lower channels 20 and 22, makes a total of five channels
This supply plate 19 is in contact with an intermediate plate 26 of which front and rear elevation views are
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shown in Figure 7. As can be seen, this intermediate plate 26 has several through holes 27,28, 29 whose inlet openings are arranged at different heights, as shown in the lower view of Figure 7 .
Therefore, when an intermediate plate 26 is coupled to the supply plate 19, the inlet of each hole 27 located at the top is in direct contact with the channel 20, located at the top on the supply plate 19, so that thanks to these holes the material present in this channel is supplied to form the upper layer of the sheet through said outlet holes 27; this also applies to the material of the color present in the channel or channels 21 which is or are in contact with the inlet of the holes 28 situated at an intermediate height, which allows the colored bands to be formed in the intermediate layer, and finally this also applies to the holes 29, the entrances of which are located at the same height and are connected to the lower channel 22 to form the lower layer.
The external outlets of the holes 27 to 29 are all at the same height so as to coincide with the position of the intermediate holes 28, so that the duct corresponding to each hole 27 passes downwards inside the part 26 up to until it reaches the desired average height while the duct corresponding to the lower holes 29 passes upwards inside the part until it reaches the outlet height.
This arrangement can be better appreciated in FIG. 8, in which a section in the coupling of the feed plates 19 and intermediate 26 to the machine body is shown schematically. The figure shows the inputs 23, 24a, 24b, 24c and 25 respective channels corresponding to the supply plate 19, shown schematically in communication with a hole 29 in the intermediate plate and which, as previously noted, extend in an intermediate position unrelated to the initial height of the hole
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with which they communicate This figure shows, also schematically, the position of the hand-operated screw 30, which is intended to adjust the quantity of material flow through the corresponding conduit towards the outlet, as previously explained.
The above describes a preferred embodiment of the invention. In any case, the terms of this description cannot be interpreted as limiting in any sense, but only as a means of providing a clearer description of the features and advantages provided by the invention. For example, Figure 1 shows a number of final conduits associated respectively with storage tanks 2 for the extrusion material used in the forming of the respective longitudinal color bands; however, the number of conduits can vary widely (Figure 3 shows many more bands) depending on the needs and requirements of each particular case.
On the other hand, in the view illustrated in this same figure 1, all the longitudinal strips are shown as having the same width, although this fact cannot impose any limit whatsoever on the invention, since the widths may vary from band to band. Likewise, the sheet cooling means are arranged in the form of superimposed transverse cylinders, although naturally other forms of materialization of these cooling means can perfectly be provided.
The number of intermediate channels 21 of the feed plate is also likely to vary depending on the number of color bands in the intermediate layer of the finished sheet
The content of this description need not be more extensive for the skilled person to understand the scope and the advantages deriving from the invention, as well as the development and the putting into practice of its object.
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Notwithstanding the foregoing, it should be apparent that the invention has been described in accordance with a preferred embodiment and that, therefore, it is subject to modification provided that it does not impose any alteration in the basic nature of the invention, these modifications being such as those affecting the dimension, the shape and / or the materials of manufacture.