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,: Filière d'extrusion à mandrin rotatif.
La présente invention concerne un dispositif d'extru- . Bien. et plus particulièrement des filières prévues pour être montres sur des appareils d'extrusion pour la fabrication de ru- bans, de teuilles, de plaques, etc.,'à partir de matières thermoplastiques fortement visqueuses et de matières synthéti- ques sensibles à la chaleur telles que le chlorure de polyvi- nyle.
Des filières connues de ce type comprennent une
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chambre de filière cylindrique ou conique une fente allongée étant ménagée longitudinalement dans la paroi de la chambre, en substance dans le sens de l'axe de la chambre. La matière synthétique à traiter est introduite sous pression dans la cham- bre par un appareil 4'extrusion et la traverse pratiquement dans le sens axial pour en ressortir latéralement par la tente sous la forme désirée, par exemple sous forme de ruban, de feuille., de plaque,, etc.
Ces filières connues présentent l'inconvénient que la matière sort de la chaire de la filière de manière com- plètement incontrôlée de sorte que des quantités importantes de salière restent dans la chambre plus longtemps que d'autres, ce qui provoque la décomposition de la matière retenue trop long- temps,en particulier lorsqu)11 s'agit de matières sensibles à la chaleur.
On a proposé, pour tenter d'éviter cet inconvéninent, de disposer une vis tournante dans la chambre de la filière afin d'alimenté? la fente en matière à extruder. Néanmoins, on n'é- limine pas de cette manière l'inconvénient précité et en outre on fait apparaître d'autres inconvénients.
La vis, qui communique à la matière dans la chambre de là filière principalement un mou- vement dans le sens axial,et qui accroît la pression dans cette chambre ne provoque pas directement le passage uniforme de la matière par la fente;, en particulier n'accélère pas ce passa- ge, et par conséquent la vis tourne dans la matière comprimée de la chambre de la filière an provoquant un échauffement adia- batique de cette matière et par conséquent la.
décomposition de celle-ci.On a propose pour cette raison de remplacer la vis par un véritable dispositif mélangeur ou agitateur disposé le long de la fente de la filière, un tel dispositif mélangeur étant constitué essentiellement par des lames des tiges mélangeuses
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se prolongeant jusqu'à la paroi de la chambre de la filière et fixées à un arbre rotatif monté de manière coaxiale dans la chambre.
Néanmoins, ce dernier dispositif n'est pas non plus tout à fait satisfaisant étant donné que les lames ou les tiges mélangeuses se prolongeant jusqu'à la paroi de la chambre de la filière gênent la progression de la matière dans la chambre, ce qui est particulièrement 'préjudiciable lorsque l'on utilise de longues filières. En outre, la matière à extruder s'accumule sur les lames ou les tiges d'agitation, en particulier à leur base, ce qui rend nécessaire des nettoyages fréquents de la fi- lière.
L'un des buts de la présente invention est d'éviter les inconvénients cités, ainsi que d'autre inconvénients,et de procurer un dispositif d'extrusion, plus particulièrement une filière permettant de produire des rubans, des feuilles, des plaques, etc., à partir de matières synthétiques thermoplastiques très visqueuses sensibles à la chaleur telles que le chlorure de polyvinyle, et assurant un passage continu, uniforme et régu- lier de la matière à extruder par. la fente étroite et allongée de la filière.
Suivant l'invention, en particulier lorsque celle-ci est utilisée pour traiter des matières synthétiques thermoplas- 'iques sensibles à la chaleur ne nécessitant pas une plas- ification et une homogénéisation supplémentaires dans la chambre de. la filière, on place au centre de celle-ci un mandrin tournant autour duquel la matière à extruder, introduite sous pression dans La chambre de la filière, s'enroule en couches superposées en hélice pour pénétrer ensuite dans la. fente de la filière,sous l'effet de la pression régnant dans la
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chambre ,lorsqu"elle passe devant cette fente.
Le mandrin peut avoir une surface lisse ou être complètement ou partiellement rayé ou denté , il peut être de section uniforme circulaire, ovale, triangulaire, polygonale, etc., ou sa section peut va- rier sur toute sa longueur, et il peut éventuellement être muni de plusieurs saillies courtes réparties régulièrement et disposées pratiquement radialement., ne se prolongeant pas jusqu'à la surface interne de la chambre, telles que des ergots droits ou recourbés, '
La chambre de la filière peut être cylindrique et/ou conique,de manière connue,et peut être munie de plus d'une fente.
La matière à extruder peut être introduite dans la chambre de la filière à. l'une des extrémités de celle-ci ou près de l'une de ses extrémités, ou aux:deux extrémités ou prés des deux extrémités...
Le mandrin peut être entraîne directement par la vis de la bou- dineuse qui alimente la chambre de la filière ou constituer un prolongement de cette vis; il peut également être entraîné séparément
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ala uiSme vitesse ou à une vitesse àif,f rente,dans le même.&e%1Soodans un sens, différent. Etant donné que la matière à extruder s'enroule en couches superposées en hélice sur le mandrin,elle n'est pas retenue trop longtemps dans la chambre de la filière et, sous l'effet de la pression qui règne dans cette chambre, elle pénè- tre et passe de façon uniforme et continue par la fente de la filière.
Ce but ainsi que d'autres buts de l'invention ressor- tiront de la description de plusieurs formes d'exécution donnée ci- après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue , partie en coupe longitudinale , d'une filière suivant l'invention montée à la sortie d'une ex- trudeuse ;
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les Fig.2, 3 et 4 sont des vues en coupe selon la ligne A-A de la Fig. 3,,de trois formes d'exécution différentes; la Fig. 5 est une vue, partiellement en coupe longitu- dinale,d'une autre forme d'exécution d'une filière munie de deux entrées alimentées séparément et de deux fentes ;
les Fig. 6, 7 et 8 sont des vues en coupe selon les li- gnes VI-VI, VII-VII et VIII-VIII, respectivement, de la Fig. 5; la Fig. 9 est une vue en perspective d'une forme d'exé- cuti,on pratiquement identique à celle de la Fig. l, mais munie d'un mandrin légèrement différente et la Fig. 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la Fig, 9.
La filière représentée dans la Fig. 1 comporte un corps
1 comprenant une chambre de filière cylindrique l'et une fente de . filière 4 disposée longitudinalement et délimitée par des lèvres 4' dont,la position peut être réglable de manière connue de façon à faire varier la largeur de la fente 4.
La chambre 1' de cette forme d'exécution particulière est ouverte à l'une de ses extrémités par laquelle elle est atta- chée au cylindre 2 contenant la vis 3 d'une boudineuse. Cette vis
3 est entraînée de manière classique et Introduit la matière à extruder sous pression dans la chambre 1' de la filière.
Un mandrin 5 muni d'un tourillon 5' soutenu dans l'ex- trémité 1" du corps 1 peut tourner dans cette chambre l'et est entraîné par une poulie 6,ou de toute autre manière connue.
Toutefois; le mandrin 5 peut être un prolon- . gement de la vis 2 de la boudineuse ou être en prise avec celle-ci.
Ce mandrin peut avoir plusieurs formes différentes; il peut avoir une section uniforme circulaire (Fig. 2), ovale (Fig. 3), triangulaire (Fig. 4). polygonale;, ou toute autre section
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convenable, et sa section peut également variez sur toute sa longueur comme décrit plus loin avec référence à la Fig. 5.
En outre, au lieu d'être cylindrique comme le représente la Fig.l, la chambre de filière 1 peut être conique,de manière bien connue, et dans ce cas le mandrin 1 possède une forme conique correspon- dante. La surface du mandrin 1 peut être lisse, rayée ou den- tae. uniformément ou partiellement. La matière à extruder qui pénètre sous pression dans la chambre 1 de la filière s'enroule en couches hélicoïdales sur le mandrin 1 et ne forme pas de "zones mortes" dans lesquelles la matière est retenue pendant un temps trop long, de sorte qu'on évite toute décomposition de la matière.
Comme le montrent les dessins, le mandrin a un diamètre important par rapport au diamètre de la chambre de la filière,et par conséquent il possède une surface relativement grande pouvant entrer en contact avec la matière à extruder de façon à provoquer l'enroulement en couches hélicoïdales de cel- le-ci. L'intervalle laissé libre le long de la chambre de la fi.. lière entre le mandrin et la face interne du corps 1 de la filiè- re peut être aussi étroit qu'on le désire, mais néanmoins il doit être assez large pour ne pas gêner l'enroulement en couches hélicoïdales autour du mandrin et ne pas empêcher la progres- sion de la matière à extruder dans le sens longitudinal de la chambre de la filière et le long de la fente 4.
Il peut être nécessaire de faire varier la vitesse de rotation du mandrin en fonction de la viscosité propre de différentes matières à ex - truder.
Si la filière suivant l'invention est utilisée, par exemple, pour traiter du chlorure de polyvinyle, le rapport en- tre le diamètre du mandrin cylindrique, le diamètre
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de la. chambre cylindrique de la filière, et la longueur de cette
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chambre ou celle.pratiquemment égale,de la fente allongée de la filière est pour une forme d'exécution préférée d'environ 4:5:75.
Le mandrin tourne à une vitesse d'environ 30 à 40 tours/minute et la température dans la chambre de la filière est maintenue aux en- virons de 200 C.
Dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 5, et que l'on a déjà brièvement mentionnée plus haut, la chambre le de la filière contenue dans le corps 1 est munie à ses ex- trémités ou à proximité de celles-ci de deux ouvertures d'entrée
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permettantrsiinentation de la chambre en matiére à extruder au moyen respectivement desvis 3, 3' desboudineuses 2, 2', et com- porte également deux fentes 4, 4'. La section du mandrin 5 peut être de formes diverses, comme le représentent par exemples les Fig. 6, 7 et 8, mais ne comporte pas d'angles aigus.
Dans la plupart des cas, un mandrin ayant une surface lisse fonctionne de manière satisfaisante et fait s'enrouler au- tour de lui-même la matière très visqueuse à extruder. Comme on l'a mentionné plus haut, la surface du mandrin peut cependant être complètement ou partiellement rayée ou dentée, ou comme le
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: f'ré ântent les Fig. 9 et 10 elle peut être munie de s2n.li{.,.) 7 ispéc; pratiquemez. ,. radialernc..'1t,telles que des ergots droits eu recoure es, etc.
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2i A que l'invention n'ait été d(.cr1te en détail qu'avec 1'ence, .-. for.3t3 s d'exécuiion particuJ ièros, elle n'est pas .litée à <.lcs*c .le nombreux changements peuvent lui être tt , =5k:.,. i3i.a.3ài ':" axe son ;
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,: Rotary mandrel extrusion die.
The present invention relates to an extrusion device. Well. and more particularly dies intended to be seen on extrusion apparatus for the manufacture of tape, sheets, plates, etc., from highly viscous thermoplastics and heat sensitive plastics. such as polyvinyl chloride.
Known dies of this type include a
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cylindrical or conical die chamber an elongated slot being formed longitudinally in the wall of the chamber, substantially in the direction of the axis of the chamber. The synthetic material to be treated is introduced under pressure into the chamber by an extrusion apparatus and traverses it substantially axially to exit laterally through the tent in the desired form, for example in the form of a strip or sheet. , plate, etc.
These known dies have the drawback that the material leaves the pulpit of the die in a completely uncontrolled manner so that large quantities of salt shaker remain in the chamber longer than others, which causes the material to decompose. retained too long, especially when dealing with heat sensitive materials.
It has been proposed, in an attempt to avoid this drawback, to have a rotating screw in the chamber of the die in order to supply? the slot in the material to be extruded. Nevertheless, the aforementioned drawback is not eliminated in this way and, moreover, other drawbacks are revealed.
The screw, which imparts mainly axial movement to the material in the die chamber, and which increases the pressure in this chamber, does not directly cause the material to pass uniformly through the slot, particularly n This passage does not accelerate, and therefore the screw rotates in the compressed material of the die chamber, causing adiabatic heating of this material and hence the.
It has been proposed for this reason to replace the screw with a real mixing or stirring device arranged along the slot of the die, such a mixing device consisting essentially of blades of the mixing rods
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extending to the wall of the die chamber and attached to a rotating shaft coaxially mounted in the chamber.
However, the latter device is not entirely satisfactory either since the blades or the mixing rods extending to the wall of the chamber of the die hamper the progress of the material in the chamber, which is particularly 'detrimental when using long dies. In addition, the material to be extruded accumulates on the blades or stirring rods, particularly at their base, which makes frequent cleaning of the die necessary.
One of the aims of the present invention is to avoid the aforementioned drawbacks, as well as other drawbacks, and to provide an extrusion device, more particularly a die making it possible to produce tapes, sheets, plates, etc. ., from highly viscous heat-sensitive thermoplastic plastics such as polyvinyl chloride, and ensuring a continuous, uniform and regular passage of the material to be extruded through. the narrow and elongated slot of the die.
According to the invention, particularly when used to treat heat sensitive thermoplastic plastics which do not require additional plasticization and homogenization in the chamber. the die, a rotating mandrel is placed in the center thereof around which the material to be extruded, introduced under pressure into the chamber of the die, is wound up in layers superimposed in a helix to then enter the. slot in the die, under the effect of the pressure in the
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room, when it passes in front of this slit.
The mandrel may have a smooth surface or be completely or partially scored or toothed, it may be of uniform circular, oval, triangular, polygonal, etc. section, or its section may vary over its entire length, and it may optionally be provided with several short projections regularly distributed and arranged practically radially., not extending to the internal surface of the chamber, such as straight or curved lugs, '
The die chamber may be cylindrical and / or conical, in known manner, and may be provided with more than one slot.
The material to be extruded can be introduced into the die chamber. one end of it or near one of its ends, or at: both ends or near both ends ...
The mandrel can be driven directly by the screw of the milling machine which feeds the chamber of the die or constitute an extension of this screw; it can also be trained separately
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ala same speed or at a speed at if, f rente, in the same. & e% 1Sood in a different sense. Since the material to be extruded is wound in layers superimposed in a helix on the mandrel, it is not retained too long in the chamber of the die and, under the effect of the pressure which prevails in this chamber, it penetrates - Be and pass uniformly and continuously through the slot of the die.
This object as well as other objects of the invention will emerge from the description of several embodiments given below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a view, partly in longitudinal section, of a die according to the invention mounted at the outlet of an extruder;
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Figs. 2, 3 and 4 are sectional views taken along line A-A of Fig. 3,, of three different embodiments; Fig. 5 is a view, partially in longitudinal section, of another embodiment of a die provided with two separately fed inlets and two slots;
Figs. 6, 7 and 8 are sectional views along lines VI-VI, VII-VII and VIII-VIII, respectively, of FIG. 5; Fig. 9 is a perspective view of an embodiment substantially identical to that of FIG. 1, but provided with a slightly different mandrel and FIG. 10 is a sectional view taken along line X-X of FIG, 9.
The die shown in FIG. 1 has a body
1 comprising a cylindrical die chamber and a slot. die 4 disposed longitudinally and delimited by lips 4 ', the position of which can be adjustable in a known manner so as to vary the width of the slot 4.
The chamber 1 'of this particular embodiment is open at one of its ends by which it is attached to the cylinder 2 containing the screw 3 of an extruder. This screw
3 is driven in a conventional manner and Introduces the material to be extruded under pressure into the chamber 1 'of the die.
A mandrel 5 provided with a journal 5 'supported in the end 1 "of the body 1 can rotate in this chamber 1 and is driven by a pulley 6, or in any other known manner.
However; the mandrel 5 can be an extension. of screw 2 of the extruder or be engaged with it.
This mandrel can have several different shapes; it can have a uniform circular (Fig. 2), oval (Fig. 3), triangular (Fig. 4) section. polygonal ;, or any other section
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suitable, and its section may also vary over its entire length as described later with reference to FIG. 5.
Further, instead of being cylindrical as shown in Fig. 1, the die chamber 1 may be tapered, as is well known, and in this case the mandrel 1 has a corresponding conical shape. The surface of the mandrel 1 can be smooth, scratched or dented. uniformly or partially. The material to be extruded which enters under pressure into the chamber 1 of the die winds in helical layers on the mandrel 1 and does not form "dead zones" in which the material is retained for too long a time, so that any decomposition of matter is avoided.
As shown in the drawings, the mandrel has a large diameter relative to the diameter of the die chamber, and therefore has a relatively large surface area which can contact the material to be extruded so as to cause layering. helical of this one. The gap left free along the die chamber between the mandrel and the inner face of the die body 1 can be as narrow as desired, but nevertheless it should be wide enough to avoid not hinder the winding in helical layers around the mandrel and not prevent the progress of the material to be extruded in the longitudinal direction of the die chamber and along the slot 4.
It may be necessary to vary the speed of rotation of the mandrel depending on the inherent viscosity of different materials to be extruded.
If the die according to the invention is used, for example, to treat polyvinyl chloride, the ratio between the diameter of the cylindrical mandrel, the diameter
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of the. cylindrical chamber of the die, and the length of this
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chamber or substantially equal chamber of the elongated slot of the die is for a preferred embodiment of about 4: 5: 75.
The mandrel rotates at a speed of about 30 to 40 rpm and the temperature in the die chamber is maintained at around 200 C.
In the embodiment shown in FIG. 5, and which was already briefly mentioned above, the chamber 1c of the die contained in the body 1 is provided at its ends or near them with two inlet openings
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allowing the extrusion of the chamber of material to be extruded by means of screws 3, 3 'desboudineuses 2, 2', respectively, and also comprises two slots 4, 4 '. The cross section of the mandrel 5 can be of various shapes, as shown for example in FIGS. 6, 7 and 8, but does not have acute angles.
In most cases, a mandrel with a smooth surface will perform satisfactorily and wind the highly viscous material to be extruded around itself. As mentioned above, however, the surface of the mandrel may be completely or partially scored or toothed, or as the
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: f'ré before Figs. 9 and 10 it can be provided with s2n.li {.,.) 7 ispéc; practice. ,. radialernc .. '1t, such as straight pins had recoure es, etc.
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2i A that the invention has been d (.cr1te in detail only with the existence, .-. Strong.3t3 s of execution particular, it is not .lites <.lcs * c. the many changes can be tt, = 5k:.,. i3i.a.3ài ': "axis sound;