Dispositif d'extrusion de feuilles nervurées en matière plastique
La présente invention a pour objet un dispositif d'extrusion de feuilles nervurées, plates ou tubulaires, en matière plastique. Dans la suite il sera question simplement de feuilles, que celles-ci soient plates ou de forme tubulaire.
Un tel dispositif est destiné à produire des feuilles de matière plastique renforcées par incorporation de nervures, lesdites nervures étant extrudées simultanément et intégralement avec les feuilles par opposition aux nervures obtenues par soudage sur les feuilles de monofilaments ou cordons produits séparément.
De telles nervures servent, par exemple, à renforcer des feuilles, des films ou des membranes afin d'empêcher leur déchirement ou le localiser. Les nervures incorporées à des feuilles plus épaisses, plates ou tubulaires, servent également à les renforcer ou permettent l'emploi de feuilles plus minces qu'elles ne devraient l'être pour le même emploi si elles étaient unies. En outre, des films très minces unis seraient difficiles à manipuler ou à passer dans les machines fabriquant des pochettes, par exemple, ou dans d'autres machines devant traiter ou apprêter le film. Les nervures donnent de la consistance au film et une certaine raideur aux films très minces, caractères qui les rendent plus maniables au cours des traitements subséquents. Enfin, les nervures peuvent avoir principalement ou uniquement un but décoratif et esthétique.
Le dispositif, objet de l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend une paire d'organes munis de matrices, mobiles l'un par rapport à l'autre transversalement à la direction d'extrusion et susceptibles d'être alimentés en matière plastique sous pression, lesdits organes comprenant une zone de surfaces en contact glissant et formant entre eux une fente d'extrusion de la feuille, adjacente aux surfaces glissantes du côté opposé à celui de l'alimentation en matière plastique, ces organes comprenant en outre des moyens d'extrusion de nervures faisant partie intégrante de la feuille, lesdits moyens d'extrusion de nervures débouchant dans la fente d'extrusion de la feuille, des conduits d'alimentation supplémentaires de la fente d'extrusion de la feuille étant situés dans la zone des surfaces en contact glissant, des moyens.
permettant de créer un mouvement relatif des deux organes munis de matrices.
Les organes munis de matrices peuvent être circulaires et coaxiaux, ou rectilignes. S'ils sont circulaires, des moyens permettent de leur communiquer un mouvement relatif de rotation continu ou oscillant; s'ils sont rectilignes, des moyens permettent de leur imprimer un mouvement rectiligne alternatif.
Par les termes de matière plastique > utilisés dans la présente description, on entend une matière plastique organique ou synthétique pouvant, par extrusion, former des feuilles. Lesdites matières. plastiques comprennent, par exemple, les matières thermoplastiques fondues telles que les chlorures de polyvinyl ou polythène ou toute autre matière plastique pouvant être soumise à une extrusion.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif d'extrusion faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation, en coupe, d'une première forme d'exécution du dispositif comprenant des organes rotatifs munis de matrices.
La fig. 2 est une vue en bout, de bas en haut, des organes munis de matrices. représentés à la fig.
1, montrant une fente d'extrusion de la feuille et sur ses deux faces les matrices d'extrusion des nervures.
Les fig. 3 et 4 sont respectivement des coupes selon la ligne A-A et la ligne B-B de la fig. 1.
La fig. 5 est une vue schématique à plus grande échelle, en coupe, des organes munis de matrices, montrant comment est formée une fente annulaire d'extrusion de la feuille entre ces deux organes.
La fig. 6 est une coupe fragmentaire d'une variante, montrant comment est formée la fente annulaire d'extrusion.
La fig. 7 est une coupe fragmentaire d'une autre variante, montrant comment est formée la fente annulaire d'extrusion.
Dans les fig. 5, 6 et 7, la position des matrices formant les nervures est indiquée en ligne pointillée.
La fig. 8 est une vue en perspective de l'organe intérieur muni de matrices, dans lequel les matrices formant les nervures et des conduits d'alimentation supplémentaires en matière plastique sont constitués par des rainures ouvertes ménagées dans une zone de glissement.
La fig. 9 est une vue en perspective fragmentaire de l'organe extérieur muni de matrices.
La fig. 10 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'une seconde forme d'exécution du dispositif, pour l'extrusion de feuilles nervurées vers le haut, cette forme d'exécution présentant des moyens de gonflement pour allonger le diamètre des feuilles tubulaires nervurées au moment de l'extrusion, d'une manière connue dans la fabrication de feuilles en matière plastique sans nervures.
La première forme d'exécution représentée du dispositif comprend une paire d'organes coaxiaux 1 et 2, munis de matrices, ces organes étant montés de façon à obturer l'extrémité inférieure d'une chambre d'alimentation sous pression 3. L'organe intérieur 1 muni de matrices a la forme d'un disque. Il est fixé à une tête conique 4 montée sur un arbre 5 qui traverse la chambre d'alimentation 3 et passe à travers un obturateur conique 6 du côté opposé aux matrices. L'obturateur 6 présente sur sa surface périphérique deux rentrants formant une paire de canaux 6a et 6b de distribution de matière plastique diamétralement opposés (voir fig. 3 et 4) qui se rejoignent en 6c, en face d'un orifice d'alimentation 7 auquel est amenée la matière plastique par le moyen d'une vis sans fin de pression 8.
Les canaux 6a et 6b (voir fig. 1, 3, 4) sont divergents dans la direction de la chambre 3 pour répartir la matière plastique autour de l'entrée de la chambre. L'arbre 5 passe à travers un palier à billes 9 et se trouve maintenu axialement par un écrou 10 et un contre-écrou 10a. Si l'organe intérieur 1 muni de matrices doit être mis en mouvement, l'arbre est entraîné par une roue à chaîne 11 et une chaîne lia par tout moyen susceptible de communiquer un mouvement audit arbre. L'organe extérieur 2 muni de matrices est annulaire et entoure l'organe intérieur. I1 est monté amoviblement sur un élément porteur 12 qui sert aussi de paroi extérieure à la partie inférieure de la chambre 3. Cet élément peut être une pièce fixe si l'organe extérieur 2 doit rester immobile.
Dans le dispositif représenté,
L'organe 2 devant tourner, I'élément 12 est monté dans des paliers portés par un carter 13 en deux parties. Le carter 13 est pourvu d'éléments de chauffage électrique 1 3a et, d'une façon générale, le dis, positif peut être muni de moyens de chauffage aux endroits voulus. Les paliers pour la pièce 12 sont à rouleaux coniques comme représentés en 12a à la fig. 1. Une roue à chaînes 12b permet de communiquer un mouvement rotatif à l'organe 2 et à son support 12.
Les surfaces adjacentes périphériques des deux organes 1 et 2 munis de matrices sont polies exactement à la meule de façon à constituer des surfaces glissantes dans la zone la qui guide et maintient en rapport étroit les organes en mouvement. Les surfaces polies sont de forme tronconique, la plus petite extrémité du cône étant dirigée vers la source d'alimentation. On pourrait aussi disposer ces surfaces coniques de façon renversée afin que la pression régnant dans la chambre maintienne lesdits organes en contact mobile étroit. Les deux organes munis de matrices sont montés amoviblement comme indiqué en fig. 1 de façon à pouvoir être remplacés par d'autres organes munis de matrices disposées autrement ou de dimensions différentes.
Les organes 1 et 2 munis de matrices comprennent, en plus de leur zone de glissement, une zone extérieure ou inférieure formant, avec la zone correspondante de l'autre organe, une fente annulaire lb pour l'extrusion de la feuille. Au travers de cette fente sont ménagées des matrices 1c destinées à former les nervures. Lors de la fabrication des organes pourvus de matrices, il est indiqué de polir à la meule toute la périphérie des surfaces complémentaires de forme tronconique, puis de faire les zones de formation de la fente en meulant radialement les surfaces périphériques sur une largeur égale à celle de la feuille à obtenir.
La fente annulaire d'extrusion lb peut être constituée par un rentrant ou une feuillure pratiquée dans l'organe intérieur 1, la face opposée étant constituée par le prolongement de la surface glissante la de l'organe 2 comme indiqué en fig. 5. Dans une autre forme d'exécution, un rentrant ou une feuillure peut être pratiqué dans l'organe extérieur 2, la face opposée de la fente étant constituée par un prolongement de la surface glissante la de l'organe intérieur 1, comme représenté en fig.
6. Selon une troisième possibilité, un rentrant ou une feuillure constituant la fente, est pratiqué dans l'organe intérieur 1 et dans l'organe extérieur 2, la surface glissante la étant alors située entre les côtés de la feuillure comme représenté en fig. 7.
Dans une forme d'exécution, les matrices îc formant les nervures sont des rainures pratiquées dans la face extérieure ou intérieure ou dans les deux face de ladite fente (voir fig. 2, 8, 9 et les lignes pointillées dans les fig. 5, 6, 7) selon que la feuille doit présenter des nervures sur sa face extérieure, sur sa face intérieure, ou sur ses deux faces. Les matrices pour les nervures. se prolongent à partir de la surface extérieure ou face de décharge des organes 1 et 2 à travers la zone lb destinée à former la feuille et la zone de glissement la en communication avec la chambre d'alimentation 3. En d'autres termes, les matrices lc pour nervures sont des rainures droites traversant des organes munis de matrices dans une direction axiale.
Afin d'alimenter de façon suffisante en matière plastique la fente d'extrusion formant la feuille, il est nécessaire de ménager des conduits supplémentaires id découpés à travers la zone des surfaces glissantes (voir fig. 8 et 9). Ces conduits supplémentaires peuvent avoir la forme de rainures ouvrant sur la surface glissante ou ils peuvent avoir la forme de tubes traversant un des organes pourvus de matrices ou les deux. Ces tubes communiquent par l'une de leurs extrémités avec la chambre d'alimentation tandis que l'autre extrémité débouche dans la fente d'extrusion lb alimentant ainsi en matière plastique la fente d'extrusion de la feuille indépendamment des surfaces glissantes.
Dans les fig. 8 et 9 sont représentées des vues en perspective des organes coaxiaux 1 et 2 munis de matrices lc pour nervures et de conduits d'alimentation id.
L'organe intérieur 1 est pourvu d'un orifice central
Sa destiné à être occupé par l'extrémité de l'arbre 5.
Pour obtenir certains produits, I'arbre, sur lequel est monté l'organe intérieur muni de matrices, est tubulaire ou peut présenter un forage axial pour envoyer de l'air sous pression dans la feuille tubulaire au moment de l'extrusion afin de la gonfler et de la transformer en un film tubulaire plus mince et de plus grand diamètre. La pression d'air peut être utilisée pour des tubes ou tuyaux à paroi plus épaisse dans le but de maintenir la forme de l'extrudat ou pour empêcher un affaissement prématuré de la forme tubulaire sans provoquer un véritable gonflement.
Une telle opération de gonflement est illustrée à la fig. 10 qui représente une forme d'exécution du dispositif d'extrusion qui est renversée par rapport à celle de la fig. 1, afin que Fextrusion de la feuille nervurée ait lieu vers le haut.
Pour obtenir le gonflement, l'arbre 5 présente un forage central Sa relié à une source d'air ou de gaz sous pression. Entourant le tube nervuré sortant de la fente annulaire d'extrusion lb est disposé un alimenteur d'air circulaire à chicanes ou conduit 14 ayant une fente annulaire 14a pour l'insufflation d'air sur le tube nervuré pendant sa dilatation. A une distance convenable des organes munis de matrices se trouve une paire de rouleaux 15 servant à tirer la feuille vers le haut à une vitesse correspondant à celle d'extrusion. Des plateaux 15a servent à affaisser le tube gonflé à son entrée entre les rouleaux. De ces rouleaux, la feuille passe à une bobine collectrice 16.
Si on le désire on peut fendre le tube sur son parcours au rouleau et obtenir ainsi une feuille plate de simple épaisseur; on peut aussi fendre le tube subséquemment de façon connue.
L'écartement des matrices formant les nervures est déterminé à l'avance pour correspondre à l'effet qui doit être produit par ces nervures et, comme indiqué ci-dessus, les organes munis de matrices sont amovibles et remplaçables par d'autres ayant un nombre, un arrangement, ou une section transversale des matrices à nervures, différents.
On peut également employer des organes munis de matrices ayant des fentes annulaires de différentes dimensions radiales ou de largeurs différentes.
Les fentes ou rainures formant les nervures dans l'un des organes munis de matrices peuvent avoir une section transversale différente de celle de l'autre organe. Quoique d'ordinaire, on emploie des organes munis de matrices avec des séries de matrices droites formant les nervures traversant un ou les deux organes, on voit que des organes ayant chacun une seule matrice de nervures produiront une feuille ayant une nervure hélicoïdale ou en zigzag formée sur chacune de ses faces, ou si la seule matrice formant les nervures se trouve dans un seul des organes, la feuille obtenue par extrusion aura une seule nervure formée sur une de ses faces seulement. Lorsque les nervures sont déstinées à augmenter la résistance à la déchirure de la feuille elles devront se couper ou se croiser sur les faces opposées comme dans un filet.
De préférence les organes coaxiaux ont un mouvement de rotation continu en directions opposées.
Dans certaines formes d'exécution, les deux organes peuvent avoir une rotation dans le même sens mais à des vitesses différentes, ou les deux organes peuvent osciller en directions contraires, ou l'organe intérieur ou l'organe extérieur peut osciller ou tourner de façon continue tandis que l'autre organe reste immobile. Par rotation des matrices de façon continue en directions opposées, on exclut toute tendance du produit extrudé à se tordre, en particulier lorsqu'il est gonflé.
Si l'on désire maintenir un organe muni de matrices stationnaires tandis que l'autre tourne de façon continue ou si les deux organes tournent de façon continue dans le même sens, la feuille extrudée a tendance, elle aussi, à tourner; pour contrecarrer cet effet, on peut imprimer aux rouleaux un mouvement rotatoire autour de l'axe de la feuille tubulaire dans le sens de rotation de cette feuille.
On peut prévoir une forme d'exécution du dispositif dans laquelle les organes munis de matrices sont rectilignes, ces organes pouvant être montés de la manière représentée par exemple aux fig. 6, 7 et 8 du brevet suisse No 341309.
Ces organes rectilignes munis de matrices présentent une zone glissante et une zone pour la formation de la feuille constituée par une fente rectiligne de genre analogue à celle décrite ci-dessus pour le dispositif rotatif.
De même, la zone de formation de la feuille est pourvue de matrices pour les nervures, traversant ladite zone de formation de la feuille, des conduits supplémentaires étant ménagés à travers les surfaces glissantes pour une alimentation supplémentaire en matière plastique de la zone d'extrusion de la feuille.
Tout moyen approprié peut être utilisé pour communiquer un mouvement alternatif aux organes rectilignes munis de matrices. En particulier, le mouvement alternatif doit être tel que la durée de l'arrêt à la fin de la course soit minimum, ceci s'appliquant aussi à l'oscillation des organes rotatifs coaxiaux munis de matrices.
Après extrusion de matière plastique en forme de feuilles plates ou tubulaires (plus particulièrement pour tuyaux ou tuyaux flexibles), la matière plastique peut être fixée ou durcie en faisant passer l'extrudat à travers un liquide dans un récipient ou dans un réservoir, comme décrit dans notre brevet déjà cité.
Les nervures formées par les organes munis de matrices, rotatifs ou rectilignes, sur une des faces seulement de la feuille, ont principalement un but décoratif; les feuilles présentant des, nervures sur leurs deux faces mais non croisées ou en forme de filet, sont recommandées pour la décoration seulement, vu qu'il y a dans ce cas des risques de déchirement, particulièrement si la feuille est mince.
On peut obtenir des nervures plus épaisses que la feuille, et il est possible d'extruder certaines matières plastiques légèrement pigmentées et d'obtenir ainsi des nervures plus colorées sur des feuilles claires ou apparemment incolores, produisant ainsi un effet très décoratif.
Les feuilles de matière plastique unies sont largement utilisés dans la fabrication des manteaux de pluie et des parapluies, mais les feuilles unies présentent l'inconvénient d'être facilement déchirées.
Une feuille de matière plastique à nervures croisées ou en forme de filet empêchera le plus souvent, ou localisera le déchirement, et pour les articles tubulaires plus lourds, tels que tuyaux d'arrosage, on peut s'attendre à une meilleure résistance à l'éclatement, à un renforcement ou à de meilleures qualités de résistance à l'usure sans nuire, de façon appréciable, à la flexibilité du produit. Enfin, l'addition de nervures peut avoir l'avantage de réduire le poids de conduits ou de tuyaux d'arrosage.