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La présente invention se rapporte à l'extrusion de matières ther- moplastiques organiques, et plus particulièrement à un procédé et un appa- reil pour l'extrusion de ces matières sous forme tubulaire.
Pour produire des tubes par extrusion de matières thermoplastiques organiques fondues, il faut habituellement introduire de l'air ou un autre fluide dans le noyau de la filière pour empêcher la matière de s'affaisser après l'extrusion, ou pour le gonfler afin d'augmenter le diamètre du tu- beo Il faut parfois prévoir des conduits supplémentaires qui traversent le noyau de l'extrudeur pour différents motifs. La matière fondue doit alors être séparée en deux ou plusieurs courants, en un ou plusieurs points, avant qu'elle n atteigne la fihères par exemple,si l'entrée pour la ma- tière traverse la buselure de la tête d'extrusion, la matière doit se di- viser en deux courants qui se rejoignent ensuite de l'autre côté du canal annulaire de la tête d'extrusion.
On a constaté qu'à ces points de ren- contre il se forme dans la matière des stries qui apparaissent souvent sous forme de lignes de soudure dans le produit fini; ces lignes nuisent à l'ap- parence extérieure du produit et peuvent former des lignes mécaniquement faibles.
La présente invention a pour but de procurer une tête d'extrusion qui permette d'alimenter de matière thermoplastique organique à l'état fon- du une filière à tube en évitant la formation de lignes de soudure dans la matière. D'autres buts apparaîtront ci-après.
La présente invention procure une tête d'extrusion servant à ali- menter de matière thermoplastique organique à l'état fondu une filière à travers laquelle cette matière est extrudée en un tube, qui comporte un noyau annulaire et une buselure extérieure entourant le noyau annulaire et formant avec lui un canal pour la matière thermoplastique, une entrée pour ce canal, la paroi intérieure de la buselure et la paroi extérieure du noyau très près l'une de l'autre à l'endroit de cette entrée mais s'é- cartant ensuite l'une de l'autre dans le sens d'extrusion pour former un passage annulaire entre elles, et un canal hélicoïdal pour la matière fon- due étant creusé dans la paroi ou de la buselure, ou dans les deux, ce ca- nal hélicoïdal commençant pratiquement à l'entrée et s'étendant dans le passage annulaire entre la buselure et le noyau,
qui communique avec la filière à tube.
Une forme d'exécution particulièrement appropriée de l'appareil, dans laquelle la tête d'extrusion fait corps avec une filière servant à ex- truder un tube, est représentée dans le dessin annexé,, qui est une vue de côté, partiellement en coupe verticale, de la tête d'extrusion. Dans ce dessin, 1 est la buselure (vue en coupe), 2 le noyau annulaire et 3 l'a- lésage du noyau par lequel, par exemple, de l'air peut être amené dans le tube extrudé. 4 désigne la partie où le noyau rejoint la buselure, et 5 la partie où le noyau diminue de diamètre dans le sens d'extrusion pour laisser entre lui et la buselure un passage annulaire qui conduit à la fi- lière à tube 6.
Une entrée en 7 pour la matière thermoplastique fondue passe tangentiellement à travers la paroi de la buselure et aboutit au ca- nal hélicoïdal 8, qui est creusé dans le noyau; le début de ce canal hé- licoïdal est rétréci de telle manière et les sections transversales du ca- nal hélicoïdal et du canal d'entrée sont telles qu'on obtient un canal con- tinu de volume constant et de section constante là où ces canaux se re- joignent. La profondeur du canal hélicoïdal diminue à mesure que le diamè- tre du noyau diminue, et ce canal se termine aussitôt que ce diamètre de- vient égal à celui correspondant à la profondeur initiale maximum du ca- nal hélicoïdale Le diamètre du noyau augmente rapidement en 9 jusqu'à atteindre celui requis pour la première section de la filière.
La couronne
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10 sert à maintenir et à centrer le noyau dans la tubulure et l'étrangle- ment représenté en 11 sert à régulariser l'écoulement de la matière à tra- vers la filière.
Lorsque l'on extrude un tube au moyen de cet appareil,l'extru- sion se fait de préférence verticalement, soit vers le haut, soit vers le bas. La matière thermoplastique organique fondue amenée, par exemple, par une pompe à vis, pénètre dans l'entrée 7 et avance doucement dans le ca- nal hélicoïdal entre les deux éléments.
Lorsque la matière atteint la partie du noyau dont le diamètre diminue, elle prend progressivement une forme annulaire sans tâches, défauts, ni lignes de soudure La matière remplit ensuite tout le canal annulaire et est extrudée à travers la fi- lière. La largeur relativement grande de la chambre annulaire qui pré- cède la filière contribue au maintien d'une pression d'extrusion uniforme, lorsque le processus s'est stabiliséo
L'appareil représenté est particulièrement facile à construire, comme on s'en rendra compte en examinant le dessin, parce que la buselu- re et le noyau peuvent être usinés à partir de sections tubulaires.
En particulier, le canal hélicoïdal du noyau peut être creusé avant d'usi- ner le noyau pour le rendre conique, et l'usinage à la forme conique pro- voque automatiquement une diminution de la profondeur du canal dans cet- te partie et dans le sens d'extrusion. Il est à remarquer cependant, que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil sans sor- tir du cadre de la présente inventiono Par exemple, la filière à tube peut être rapportée à la tête d'extrusion et ne pas en faire partie intégrante, le canal hélicoïdal peut être creusé dans la face intérieure de la buselu- re, la profondeur du canal hélicoïdal ne doit pas nécessairement diminuer sur une partie quelconque de sa longueur, et toute l'augmentation de lar- geur du canal annulaire, au delà de l'entrée, peut être obtenue en augmen- tant le diamètre intérieur de la buselure,
au lieu de diminuer le diamè- tre extérieur du noyau.
On peut utiliser l'appareil de la présente invention pour extru- der un tube à partir d'une matière thermoplastique organique qui se prê- te à l'extrusion à l'état fondu;et comme les stries et les lignes de sou- dure acquièrent une plus grande importance à mesure que l'épaisseur de la matière extrudée diminue, l'appareil convient particulièrement pour la production de tubes minces du type utilisé comme pellicule tubulaire, orien- tée ou non par étirage après l'extrusion et par refroidissement. Par exem- ple, on peut l'utiliser pour produire une pellicule tubulaire à partir de matières comme des polyesters et des polyamides linéaires aptes à former des pellicules, du polyéthylène, du chlorure de polyvinyle, et du caout- chouc chloré.
L'appareil suivant l'invention permet avantageusement d'ex- truder des polyesters linéaires de l'acide téréphtalique, spécialement du téréphtalate de polyéthylène, parce que l'aspect extérieur, la limpidité et le brillant de ces pellicules sont exceptionnellement bons et la pel- licule est ainsi plus exposée à être abîmée par de petites imperfections que ne l'est une pellicule en une autre matière. On peut également uti- liser l'appareil pour produire des tubes épais de résistance mécanique par- ticulièrement forte, par exemple en polyéthylèneo
REVENDICATIONS.
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The present invention relates to the extrusion of organic thermoplastics, and more particularly to a process and apparatus for the extrusion of these materials in tubular form.
To produce tubes by extruding molten organic thermoplastics, it is usually necessary to introduce air or other fluid into the die core to prevent the material from sagging after extrusion, or to inflate it in order to increasing the diameter of the tube Sometimes it is necessary to provide additional conduits which pass through the core of the extruder for different reasons. The molten material must then be separated into two or more streams, at one or more points, before it reaches the fihers, for example, if the inlet for the material passes through the nozzle of the extrusion head, the material must divide into two streams which then meet on the other side of the annular channel of the extrusion head.
It has been observed that at these meeting points, striations are formed in the material which often appear in the form of weld lines in the finished product; these lines adversely affect the exterior appearance of the product and may form mechanically weak lines.
The object of the present invention is to provide an extrusion head which makes it possible to feed organic thermoplastic material in the molten state to a tube die while avoiding the formation of weld lines in the material. Other objects will appear below.
The present invention provides an extrusion head for feeding molten organic thermoplastic material to a die through which such material is extruded into a tube, which has an annular core and an outer nozzle surrounding the annular core and. forming with it a channel for the thermoplastic material, an inlet for this channel, the inner wall of the nozzle and the outer wall of the core very close to each other at the location of this inlet but separating then one from the other in the direction of extrusion to form an annular passage between them, and a helical channel for the molten material being hollowed out in the wall or the nozzle, or in both, this ca- helical nal beginning substantially at the inlet and extending into the annular passage between the nozzle and the core,
which communicates with the tube die.
A particularly suitable embodiment of the apparatus, in which the extrusion head is integral with a die for extruding a tube, is shown in the accompanying drawing, which is a side view, partially in section. vertical, of the extrusion head. In this drawing, 1 is the nozzle (sectional view), 2 the annular core and 3 the core injury through which, for example, air can be supplied into the extruded tube. 4 denotes the part where the core joins the nozzle, and 5 the part where the core decreases in diameter in the extrusion direction to leave between it and the nozzle an annular passage which leads to the tube die 6.
An inlet at 7 for the molten thermoplastic material passes tangentially through the wall of the nozzle and terminates in the helical channel 8, which is hollowed out in the core; the beginning of this helical channel is narrowed in such a way and the cross sections of the helical channel and of the inlet channel are such that one obtains a continuous channel of constant volume and constant section where these channels join. The depth of the helical channel decreases as the diameter of the core decreases, and this channel ends as soon as this diameter becomes equal to that corresponding to the maximum initial depth of the helical channel The diameter of the core increases rapidly as 9 until reaching that required for the first section of the die.
The crown
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10 serves to hold and center the core in the tubing and the constriction shown at 11 serves to regulate the flow of material through the die.
When extruding a tube by means of this apparatus, the extrusion preferably takes place vertically, either upward or downward. The molten organic thermoplastic material supplied, for example, by a screw pump, enters the inlet 7 and advances slowly in the helical channel between the two elements.
When the material reaches the part of the core whose diameter decreases, it gradually takes on an annular shape without spots, defects or weld lines. The material then fills the entire annular channel and is extruded through the die. The relatively large width of the annular chamber which precedes the die helps to maintain uniform extrusion pressure when the process has stabilized.
The apparatus shown is particularly easy to construct, as will be appreciated by examining the drawing, because the nozzle and core can be machined from tubular sections.
In particular, the helical channel of the core can be hollowed out before machining the core to make it conical, and machining to the conical shape automatically causes a decrease in the depth of the channel in this part and in the direction of extrusion. It should be noted, however, that many modifications can be made to the apparatus without departing from the scope of the present invention. For example, the tube die may be attached to the extrusion head and not be an integral part thereof. , the helical channel may be hollowed out in the inner face of the nozzle, the depth of the helical channel need not necessarily decrease over any part of its length, and the entire increase in width of the annular channel beyond inlet, can be obtained by increasing the inside diameter of the nozzle,
instead of reducing the outside diameter of the core.
The apparatus of the present invention can be used to extrude a tube from an organic thermoplastic material which is suitable for melt extrusion; and such as the streaks and weld lines. As the thickness of the extruded material becomes more important, the apparatus is particularly suitable for the production of thin tubes of the type used as tubular film, oriented or not by stretching after extrusion and cooling. For example, it can be used to produce a tubular film from materials such as polyesters and linear polyamides capable of forming films, polyethylene, polyvinyl chloride, and chlorinated rubber.
The apparatus according to the invention advantageously permits the extrusion of linear polyesters of terephthalic acid, especially polyethylene terephthalate, because the exterior appearance, clarity and gloss of these films are exceptionally good and the skin color. - licule is thus more exposed to being damaged by small imperfections than is a film made of another material. The apparatus can also be used to produce thick tubes of particularly high mechanical strength, for example of polyethylene.
CLAIMS.
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