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La présente invention concerne un procédé de réalisation de structures alvéolaires en matière thermoplastique, par extrusion, ainsi que les appareils mettant en oeuvre ce procédé et les structures ainsi obtenues.
Il existe plusieurs procédés permettant de réaliser des structures alvéolaires en matière thermoplastique, par exemple le thermoforma~e à partir d'une feuille ou le moulage en moule fermé.
Ces deux procédés présentent, entre autres inconvénients, celui de ne pas pouvoir être mis en oeuvre de fa~on continue ainsi que celui d'etre très limités en ce qui concerne la longueur des structures qu'ils permettent d'obtenir.
Il existe aussi des procédés utilisant l'extrusion à travers une filière dont le profil correspond a celui de la structure alvéolaire désirée. Ils présentent l'inconvénient de nécessiter des moyens complexes pour maintenir cette structure sans déformation à sa sortie de la filière jusqu'à ce qu'elle se tienne d'elle-même après refroidissement suffisant.
Parmi ces procédés, ceiui objet du brevet fran~ais délivré le 7 mai 1982 sous le numéro 2,493,219 dont les inventeurs sont Guy René DUCRUY et Robert Eugène LHOMMEAU, propose des moyens simplifiés consistant essentiellement en un refroidissement simultané de tous les alvéoles au fur et à mesure de leur extrusion, ce qui permet d'extruder des stru-,tures de section plus large que si le refroidissement etait exclusivement périphérique. De plus, la filiere est réalisée en un matériau très isolant comme le polytétra-: fluoréthylène, ce qui permet d'obtenir un refroidissement assez rapide des structures extrudées.
S'il est vrai que le refroidissement de la matièrethermoplastique constituant la structure extrudée est ., ~ ~
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i299 - la -relativement rapide, il n'en reste pas moins qu~à sa sortie de la filière, cette structur~ est encore à l'état ramolli et risque donc de se déformer, ce qui obligerait alors à un calandrage.
S Dans l'exemple de réalisation présenté, l'extrusion se fait à la verticale et les moyens utilisés pour éviter cette déformation son~t doubles. D'une part, on e~erce, sur la structure extrudée, une traction avec des organes de traction se deplaçant sensiblement à la vitesse d'extrusion. D'autre part, chaque alvéole subit de chaque côté, dès sa sortie de la filière, une pression constante fonction de la colonne de liquide de refroidissement qui est la même dans tous les alvéoles.
Mais la disposition verticale de llextrudeuse presente l'inconvénient de nécessiter une installation très complexe dans le cas où l'on désire des eléments de structures alvéolaires de gxande longueur. En .
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effe-t, tant que la s-tructure extrudée est maintenue dans le liquide de refroidissement, chaque paroi interne de la s-tructure est maintenue par la pression du liquide contenu dans les alveoles voisins, et cha~ue paroi externe est maintenue par ~a pression du li~uide de re~roidissemen-t à
l'extérieur de la structure et par la pression du liquide de refroidissement à l'in-térieur de l'alvéole voisin. Mais il est évident ~u'on ne peut pas allonger indé~iniment sans problèmes, la hauteur du bac de refroidissement, et si on limitait cette hauteur par rapport à la longueur de la structure désirée, le poids du liquide. de refroidissement contenu dans les alvéoles déformerait les parois extérieures de la structure.
1a présente invention conserve les avantages de ce procédé, notamment en ce qui concerne l'inutilité d'un calibrage postérieur à la sortie de la filière, et permet d'en éviter les inconvénients.
Sans nécessiter de moyens complexes pour éviter la déformation de la structure extrudée à la sortie de la filière, elle assure par ailleurs, eu égard aux autres procédés d'extrusion, une rigidité accrue du produit final et elle permet une extrusion sans contrain-tes particulières concernant les longueurs de structures que l'on peut obtenir.
Z5 Elle a pour objet un procédé de fabrication d'une structure alvéolaire constituée d'alvéoles; en matériau thermoplastique selon lequel on extrude un matériau à l'état liquide ~ travers un réseau continu de passage délimité par des cyli.ndres parallèles appartenant à une filière, depuis une chambre d'alimentation vers une cuve occupée par un liquide de reEroidissement, et on injecte un jet dudit liquide à température inférieure au point de ramolissement du matériau par l'intérieur de chacun des cylindres, comprenant une extrusion qui s'effectue à travers la filière B~
.
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dans une direction approximativement horizontale selon une vitesse d'ex-trusion donnée; une injection de liquide de re~roidissement à une température suffisamment faible pour tremper le matériau pratiquemen-t dès sa sortie de la Eili~re; un maintient dans la cuve du liquide de refroidissement à un niveau supérieur à celui de la structure alvéolaire, une soumission du matériau extrudé à
un e-ffet de laminage à son passage dans la filière; et une application en permanence sur ladite structure d'une force tendant à l'extraire de la filière, à l'aide d'éléments mobiles à une vitesse sensiblement égale à la vitesse d'extrusion.
De préférence, suivant l'inven-tion, la structure en cours d'extrusion est soumise, immédiatement avant l'opération de trempe qu'elle subit à la sortie de la fi.lière, à une traction qui en assure l'é-tirage, cet étirage ayant pour résul-tat une orientation moléculaire qui, fixée aussitôt par l'opération de -trempe, va augmenter les propriétés mécaniques de la struc-ture extrudée.
De préférence, suivant l'invention, l'étirage de la structure en extrusion est précédé d'un laminage/ de manière à provoquer le début d'orientation moléculaire qui sera ensuite accentuée par l'étirage.
Un tel procédé peut etre mis en oeuvre avec l'appareillage décrit dans le brevet français 2,493,219 cité
plus haut ou des appareillages analogues.
De préférence, selon l'invention, la filière reçoit la matière thermoplastique à former, d'une chambre d'alimentation à au moins deux compartiments successifs, séparés par une plaque perforée des-tinée à aider à une homogénéisation et à une répartition régulière de la matière thermoplastique sur -toute la section de la Eilière.
Dans une version préféren-tielle de cette réalisation, chaque plaque perforée est munie de moyens de ~.'/ .
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- 3a -chauffage de manière à participer au maintien en température de la matière thermoplastique.
La présente invention vise aussi une filière pour extruder une structure alvéolaire en matériau thermoplastique, comprenant plusieurs cylindres parallèles répartis suivant un réseau régulier, délimitant entre eux et avec un fond, une chambre d'alimenta-tion en ~atière thermoplastique fondue, comportant chacun un corps tubulaire isolant, un élément de dimension transversale supérieure à
celle du corps et de forme telle que les éléments délimitent un réseau d'extrusion de forme correspondant à une section de la structure alvéolaire, et une tuyauterie d'amenée d'un liquide de refroidissement débouchant au centre de l'élément correspondant, caractérisée en ce que les cylindres son-t reliés par au moins une grille d'entretoisement parallèle au plan du réseau, muni de moyens d'alimentation en courant électrique de chauffage du matériau thermoplastique par effet Joule.
De préférence, dans le cas où les éléments constituant la filière sont portés par des corps parallèles dont chacun contient un conduit qui lui est axial, en est isolé thermiquement et amène un liquide de refroidissement immédiatement en aval de la filière, chaque plaque perforée peut avanta~eusement constituer une entretoise desdits corps et permettre ainsi la réalisation d'une chambre d'alimentation monobloc.
De préférence, selon l'invention, le circuit du liquide de reEroidissement est relié à un circuit d'air comprimé destiné à remplacer ce liquide dans certaines conditions, de manière à assurer plus économiquement l'étanchéité en-tre le circuit d'extrusion et le circuit de refroidissement.
La présente inven-tion vise aussi un appareil de fabrication de s-tructures alvéolaires en matériau .~
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- 3b -thermoplastique, comprenant une extrudeuse munie de moyens de chauffage, une filière comportant des cylindres parallèles isolants répartis suivant un réseau régulier délimitan-t un passage d'extusi.on de forme correspondant à
une section droite de la structure à réaliser, des moyens d'envoi de liquide de refroidissement par l'intérieur de chacun des cylindres et d'un bac de réception de la structure des-tinée à e-tre occupé par ledit liquide de refroidissement et comprenant des moyens tendant à entrainer la structure à partir de la filière, appareil dans lequel l'extrudeuse, la filière et le bac sont alignés sensiblement horizontalement, le bac étant prévu pour recevoir du liquide de reEroidissement jusqu'à un niveau supérieur à celui de la s-tructure.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-tion apparaitront au cours de la description qui va suivre d'une réalisation de l'invention donnée a titre purement indicatif et nullement limitatif.
La figure 1 montre schématiquement une installation pour la mise en oeuvre de l'invention.
La figure 2 montre un détail de la chambre d'alimentation de la filière de l'installation de la figure 1.
La figure 3 est une vue, partiellement en coupe, suivant la ligne III-III, de la figure 2.
Sur la figure 1, on a une extrudeuse 1 avec une trémie d'alimentation 2 et une tuyauterie de sortie 3 thermiquement isolée, qui alimente une filière 4 par l'intermédiaire d'une chambre d'alimentation 6.
Cette filière 4 comprend (voir figures 2 et 3~ un certain nombre d'élément hexayonaux 36 dont le montage sera expliqué plus loin.
La chambre d'alimentation 6 es-t séparée par un fond,13 et une cloison 15 d'un compartiment 7 qui lui est t~
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- 3c -voisin et sur lequel est fixée une ~uyauterie 8, reliee à
une tuyauterie d'eau 9 portant un dispositiE regulateur de température 5 et un robinet d'àrrêt 11 et à une tuyauterie d'air comprime 10 portant un robinet d'arrêt 12.
Des tuyauteries 14 sont piquées sur le fond 15 et traversent la cloison interieure~l3 sur laquelle sont soudés des cylindres 16.
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Chaque cylindre 16 est concentrique à l'une des tuyauteries 14 et porte à son extrémité libre une pièce 17 dont la fonction est double :
servir d'entretoise entre le cylindre 16 qui la porte et la tuyauterie 14 concentrique audit cylindre,et constituer assise pour les éléments 36.
Ces éléments 36, qui ont une forme hex`agonale parce que le profil désiré pour le produit à extruder est un profil en nid d'abeilles, sont en matériau isolant tel que le polytétrafluoréthylène et sont maintenus sur les pièces 17 par des écrous 19 qui se vissent sur les tuyauteries 14 grâce aux fentes 20 qu'ils comportent.
Ils sont écartés de telle manière que leurs lèvres 18 réalisent un rétrécissement de la section de passage de la matière thermoplas-tique.
La chambre d'alimentation 6 est partagée en trois compartiments 28, 29 et 30 par deux plaques perforées 21 et 22 maintenues en place par des entretoises 23, 24 et 25 disposées autour des cylindres 16.
Les entretoises 23 maintiennent l'écartement de la plaque perfo-rée 21 par rapport au fond 13. Les entretoises 24 maintiennent l'écar-tement des deux plaques perforées 21 et 22 entre elles. Les entretoises 25 maintiennent l'écartement de la plaque perforée 22 par rapport aux pièces i7 et donc également par rapport aux éléments 36 constituant la filière.
La plaque perforée 22 a des perforations plus petites que la plaque perforée 21 comme il appara~t sur la figure 3.
Les deux plaques perforées 21 et 22 sont en matériau permettant de les chauffer par effet Joule et sont intégrées dans un système de chauffage électrique non figuré.
Un bac 26 fait suite à la filière. I1 est équipé d'un banc de traction des structures extrudées constitué par deux courroies sans fin 27 et 34 dont le dispositif de commande9 non représenté, comPorte un variateur de vitesse.
Le bac 26 se termine par un plan incliné 31 et comporte, entre ce plan incliné et les courroies 27 et 34 du banc de traction, un disposi-tif de coupe cla9sique 32, mobile sur des rails 33 pour permettre la coupe des structures extrudées 37, 38, sans avoir besoin d'arrêter leur mouvement de translation vers le plan incliné 31.
Dans ces conditions, le fonctionnement s'établit comme décrit ci-après.
En marche normale, la matière thermoplastique réchauffée et flui-difiée dans l'extrudeuse 1 passe, par la tuyauterie 3, dans la chambre ~0 d'alimentation 6, où elle arrive dans le compartiment 28, avant d'être ,:
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repoussée à travers la plaque perforée 21 dans le compartiment 29, puis, à travers la plaque perforée 22, dans le compartiment 30 qui précède im-médiatement la filière 4 à travers laquelle elle va recevoir son profil alvéolaire.
Lorsqu'elle arrive à l'entrée de la chàmbre d'alimentation 6, la matière thermoplastique est à une température suffisante pour être fluente. Mais au passage de la filière, cette température doit 8tre rigou-reusement constante dans le temps et dans tous les points de la filière pour obtenir une structure régulière.
Le passage de la matière thermoplastique à travers la plaque perfo-rée 21 réalise une première étape de l'homogénéisation du chauffage puis-que chaque veine de matière passant par les perforations est réchauffée au contact de la plaque perforée.
Le passage à travers les deux plaques perforées 21 et 22 donne un autre résultat, à savoir l'équilibrage de la pression de la matière dans tout l'intérieur du compartiment 30, et donc une distribution régulière à travers toute la section de la filière.
Grâce à la réalisation de la filière 4 avec les éléments 36 en polytétrafluoréthylène et grâce aussi au mouvement de la matière vers l'extérieur, la température du liquide de refroidissement qui arrive dans les alvéoles à la sortie de la filière, est sans incidence sur la tempéra ture de la matière en amont de ladite filière et, dès lors, l'extrusion peut s'effectuer normalement Quant aux tuyauteries 14 qui amènent le liquide de refroidissement, elles sont isolées thermiquement des plaques perforées chauffantes 21 et 22. Cette isolation est obtenue par l'air immobile présent entre les tuyauteries 14 et les cylindres 16.
Du fait de cette isolation, les entretoises 23, 24 et 25 peuvent éventuellement être munies de moyens de chauffage pour aider au maintien à une température constante de la matière thermoplastique contenue dans la chambre d'alimentation.
On notera que les fentes hexagonales réalisées par les levres 18 des éléments 36, fentes à travers lesquelles la structure va recevoir sa forme alvéolaire, sont plus étroites que l'écartement entre deux ensembles cylindre 16 et entretoises 23, 24, 25 voisins. Le profi} des pièces 17 et la traction opérée sur la structure en extrusion par les courroies 27 et 34 provoquent une double action sur cette structure, à savoir un éti-rage précédé et/ou accompagné d'un laminage, ces deux actions ayant pour résultat de réaliser une orientation moléculaire.
:. : :, En effet,dans un premier temps, la matière thermoplastique est laminée au passage entre deux pièces 17 voisines et entre deux lèvres 18 voisines, grace à la réduction de section qu'elle subit Puis, dans un ..
deuxième temps, elle fait l'objet d'un étirage d~ à la traction opérée par les courroies 27 et 34, étirage qui dure encore au moment où la ma-tière extrudée est soumise, dès qu'elle a dépassé les éléments 36, à un refroidissement asse~ brutal pour provoquer une trempe.
Ce rei'roidissement est obtenu par la distribution, à travers les tuyauteries 14, d'un liquide de rei'roidissement amené à une température ad hoc par le dispositif régulateur de température 5.
Par exemple, pour une extrusion suivant l':Lnvention de polypropy-lène chauffé à environ 240 Celsius dans la chambre d'alimentation de la i'ilière, on peut utiliser comme liquide de refroidissement, de l'eau à une température de 5 Celsius environ et en tout cas inferieure à 10 Celsius.
La structure ainsi extrudée obtient sa forme définitive sans qu'il soit besoin de la calibrer à nouveau.
De plus, elle se tient d'elle-m~me suffisamment pour ne pas néces-siter de dispositions particulières pour sa manutention, d'autant plus que chaque paroi de chaque alvéole est soumise simultanément à la même action par le même liquide de refroidissement Enfin, le produit final obtenu est mécaniquement plus résistant que s'il avait ~té extrudé par les méthodes habituelles, grâce, d'une part, à
l'effet de trempe, mais grace aussi à ce que cette trempe est intervenue sur une matière thermoplastique dans laquelle un laminage et un étirage avaient réalisé une orientation moléculaire.
A la sortie de la filière, la structure obtenue 37 avance dans le bac 26 grâce à la traction opérée par les courroies 27 et 34, et aussi, mais dans une moindre mesure, à la poussée venant de l'extrudeuse.
Il est d~ailleurs nécessaire qu'il y ait un équilibre entre ces deux actions pour obtenir un produit constant, tant en dimensions qu'en qualités mécaniques. C'est pourquoi les courroies 27 et 34 sont équipées d'un variateur de vitesse qui permot d'adapter celle-ci aux conditions d'extrusion désirées. En effet, pour une poussée constante de l'extrudeuse, un ralentissement ~u banc de traction provoquerait un épai.ssissement des parois, voire des boursouflures, tandis qu'une accélération provoquerait leur amaigrissement, voire un manque de matière par places On découpe, à la demande et suivant la longueur désirée, la struc-ture extrudée, en utilisant le dispositif de coupe 32, et le tronçon cou-pé 38 continue d'avancer, poussé par le tronçon 37 suivant entra~né par les courroies 27 et 34, jusqu'à ce que ledit tronçon coupé atteigne le plan g~
incliné 31 qui lui fait quitter le bac en assurant simultanémerlt le vidage dans le bac, du liquide de refroidissement contenu dans les alvéoles.
Pour arrêter l'installation, on opère de deux manières différentes, suivant que l'arrêt doit n'être que momentané ou doit durer un laps de temps un peu long Pour arrêter l'installation momentanément, par exemple si on sou-haite ne pas avoir à faire réchauffer toute la matière première thermo-plastique contenue dans l'extrudeuse 1 ~t dans la chambre d'alimentation 6, ce qui peut demander quelques heures, on arrête simultanément l'extrudeuse 1 et les courroies 27 et 34 ce qui supprime la poussée en amont de la fi-lière et la traction en aval sur la structure en extrusion, on coupe par un moyen quelconque la structure extrudée à une très courte distance de la filière, par exemple à 20 centimètres, en vue de faciliter le re-démarrage et on place alors le système de chauffage sur la position minimum désirée à
la fois pour l'extrudeuse 1 et pour la chambre d'alimentation 6.
Mais le chauffage, mame minimum, dans la chambre d'alimentation, risquerait de faire couler de la matière thermoplastique à travers la t8te de filière et de venir obturer certaines des tuyauteries 14 sinon toutes, et elles ne pourraient plus alors fournir normalement le liquide de refroi-dissement nécessaire en fonctionnement d'extrusion.
Il est vrai que pour éviter cet inconvénient, on pourrait laissercouler le liquide de refroidissement pendant tout l'arr8t de l'installa-tion. ~ais cela serait onéreux.
C'est pourquoi l'invention propose de remplacer le liquide de re-froidissement par de l'air comprimé. Pour cela, on ferme progressivementle robinet 11 du liquide de refroidissement, en ouvrant progressivement le robinet 12 situé sur la tuyauterie 10 d`air comprimé. Celui~ci passe, en les vidant de leur liquide de refroidissement, dans la tuyauterie 8 et dans le compartiment 7, et sort par les tuyauteries 14 qu'il maintient ouvertes en s'opposant à une entrée intempestive de la matière thermoplas-tique qui s'écoulerait de la chambre d'alimentation 6, le long de la filière.
Pour re-démarrer l'installation, on met en route le chauffage nor-mal de l'extrudeuse et de la chambre d'alimentation 6 et lorsque la tempé-rature est atteinte, on substitue le liquide de refroidissement à l'air comprimé dans les tuyauteries 14 en fermant progressivement le robinet 12 et en ouvrant progressivement le robinet 11 et on met en route l'extru-deuse puis le banc de traction.
Pour arr8ter l'installation pour un temps asse~ long, on arr8te en premier lieu l'extrudeuse et son système de chauffage, puis le système de ~0 chauffage de la chambre d'alimentation 6 et les courroies 27 et 34 formant . :
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le banc de traction. On nttend que la matière thermoplastique ne soit plus fluente dans la chambre d'alimentation 6 et on ferme le robinet d'arr~t 11 du liquide de refroidissement. Comme dans le cas précédent, il est recom-mandé dela couper à une petite distance de la filière 4, en vue de faci-liter le re-démarrage.
Pour opérer celui-ciJ on met d'abord en route les systèmes de chauf-fage de l'extrudeuse 1 et de la chambre d'alimentation 6 et on ouvre le robinet 12 d'air comprimé pour empêcher la matière thermoplastique deve-nant fluente d'obturer ies tuyauteries 14.
Lorsque la matière thermoplastique atteint la température d'extru-sion, on remplace l'air comprimé par le liquide de refroidissement en ouvrant progressivement le robinet 11 et en fermant progressivement le robinet 12 et on met en route l'extrudeuse 1 et le banc de traction 27-3~.
Il est entendu que l'on peut, sans sortir de l'inventionJmodifier des détails de construction et/ou de fonctionnement en vue d'obtenir les mêmes résultats.
Par 0~emple, les plaques perforées 21 et 22 qui sont disposées dans la chambre d'alimentation 63 pourraient, au lieu d'8tre chauffées directe-ment, être chauffées indirectement, par exemple, par l'intermédiaire de cordons de résistance qui pourraient être enroulés autour des cylindres 16.
Le profil hexagonal des alvéoles pourrait etre remplacé par tout autre profil cylindrique, notamment triangulaire, permettant la réalisa-tion de poutrelles résistant à la flexion.
Le bac 26 peu* 8tre équipé d'une vanne disposée,par exemple, à 50 centimètres de la filière. Cette vanne,dessinée en pointillé rep.35 sur la fig.l, est ouverte en fonctionnement d'extrusion et fermée à l'arrêt de la filière. Elle permet un remplissage instantané de la partie du bac entre vanne et filière, au moment de la remise en route, ce qui représente un gain de temps pour effectuer cette remise en route.
Pour assurer le libre passage des tuyauteries 14, on pourrait rem-placer l'air comprimé par un circuit fermé de liquide de refroidissement qui s'alimenterait dans la partie du bac fermée par la vanne 35 et revien-drait en t8te de la chambre d'alimentation 6, en amont ou en aval du dis-positif régulateur de température 5.
On pourrait également, dans le but de limiter la sortie de la matière thermoplastique à travers la filière lorsque l'extrudeuse est arratée mais avec un certain chauffage dans la chambre d'alimentation 6, aquiper celle-ci d'une soupape réglable de manière à assurer l'évacuation d'un éventuel surplus de volume de matière dû à une gazéification du fait de la chaleur, et à éviter ainsi que ce surplus ne traverse la filière ;
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The present invention relates to a method of production of honeycomb structures in thermoplastic, by extrusion, as well as the devices implementing this process and the structures as well obtained.
There are several methods for make honeycomb structures in thermoplastic, for example thermoforma ~ e from a sheet or closed mold molding.
These two processes present, among other things disadvantages, that of not being able to be implemented fa ~ we continue as well as that of being very limited in what concerns the length of the structures they allow to get.
There are also processes using extrusion through a sector whose profile corresponds to that of the desired alveolar structure. They present the disadvantage of requiring complex means to maintain this structure without deformation as it leaves the die until it stands on its own after sufficient cooling.
Among these processes, the subject of the French patent issued on May 7, 1982 under number 2,493,219, the inventors are Guy René DUCRUY and Robert Eugène LHOMMEAU, offers simplified means consisting essentially of simultaneous cooling of all the cells as and as they are extruded, which allows extrusion of structures of wider cross section than if cooling was exclusively peripheral. In addition, the sector is made of a highly insulating material such as polytetra-: fluorethylene, which allows cooling fairly fast extruded structures.
If it is true that the cooling of the thermoplastic material constituting the extruded structure is ., ~ ~
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i299 - the -relatively fast, the fact remains that when it comes out of the die, this struct ~ is still in the softened state and therefore risks deforming, which would then require a calendering.
S In the example of implementation presented, the extrusion is done vertically and the means used to avoid this deformation its ~ double t. On the one hand, we e ~ erce, on the extruded structure, a traction with traction devices moving substantially at speed extrusion. On the other hand, each cell undergoes from each side, as soon as it leaves the die, a constant pressure function of the coolant column which is the same in all the alveoli.
But the vertical layout of the extruder has the disadvantage of requiring a very complex if we want elements of alveolar structures of great length. In .
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effective as long as the extruded structure is maintained in the coolant, each inner wall of the s-structure is maintained by the pressure of the contained liquid in the neighboring cells, and each outer wall is maintained by ~ a pressure of the li ~ uid re ~ roidissemen-t the outside of the structure and by the pressure of the liquid cooling inside the neighboring cell. But he is obvious ~ we can't extend indie ~ inimely without problems, the height of the cooling tank, and if we limited this height in relation to the length of the desired structure, the weight of the liquid. cooling contained in the alveoli would deform the outer walls of the structure.
The present invention retains the advantages of this process, especially regarding the uselessness of a calibration after leaving the die, and allows to avoid the inconvenience.
Without requiring complex means to avoid deformation of the extruded structure at the outlet of the sector, it also ensures, with regard to others extrusion processes, increased rigidity of the final product and it allows extrusion without particular constraints concerning the lengths of structures that we can get.
Z5 It relates to a process for manufacturing a alveolar structure made up of alveoli; in material thermoplastic according to which a material is extruded in the state liquid ~ through a continuous network of passage delimited by parallel cylinders belonging to a sector, from a supply chamber to a tank occupied by a coolant, and a jet of said liquid is injected liquid at temperature below the softening point material through the interior of each of the cylinders, comprising an extrusion which takes place through the die B ~
.
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in an approximately horizontal direction along a given extrusion speed; a liquid injection of re ~ stiffening at a temperature low enough to soak the material practically as soon as it leaves the Eili ~ re; maintains a liquid in the tank cooling to a level higher than that of the honeycomb structure, subjecting the extruded material to a rolling effect as it passes through the die; and an permanently applying a force to said structure tending to extract it from the chain, using elements moving at a speed substantially equal to the speed extrusion.
Preferably, according to the invention, the structure being extruded is submitted immediately before the quenching operation it undergoes at the outlet of the die, to a traction which ensures the e-drawing, this drawing resulting in a molecular orientation which, fixed immediately by the quench operation, will increase the mechanical properties of the extruded structure.
Preferably, according to the invention, the stretching of the structure in extrusion is preceded by rolling /
so as to cause the start of molecular orientation which will then be accentuated by stretching.
Such a method can be implemented with the apparatus described in the French patent 2,493,219 cited above or similar devices.
Preferably, according to the invention, the sector receives the thermoplastic material to be formed, from a chamber feeding at least two successive compartments, separated by a perforated plate designed to help a homogenization and regular distribution of the material thermoplastic on all of the Eilière section.
In a preferential version of this embodiment, each perforated plate is provided with means for ~. '/.
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- 3a -heating so as to participate in maintaining the temperature thermoplastic material.
The present invention also relates to a sector for extrude a honeycomb structure of material thermoplastic, comprising several parallel cylinders distributed according to a regular network, delimiting between them and with a bottom, a feeding chamber in ~ atière molten thermoplastic, each comprising a tubular body insulator, an element with a transverse dimension greater than that of the body and of form such as the elements delimit a shaped extrusion network corresponding to a section of the honeycomb structure, and a supply pipe of a coolant entering the center of the element corresponding, characterized in that the cylinders are t connected by at least one bracing grid parallel to the network plan, provided with current supply means electric heating of the thermoplastic material by Joule effect.
Preferably, in the case where the elements constituting the die are carried by parallel bodies each of which contains a conduit which is axial to it, is thermally insulated and provides coolant immediately downstream of the die, each perforated plate can advantageously constitute a spacer of said bodies and thus allow the realization of a room one-piece power supply.
Preferably, according to the invention, the circuit of the coolant is connected to an air circuit tablet intended to replace this liquid in certain conditions, so as to ensure more economically sealing between the extrusion circuit and the cooling.
The present invention also relates to an apparatus for production of honeycomb structures . ~
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- 3b -thermoplastic, comprising an extruder provided with means heating system, a die comprising cylinders insulating parallels distributed in a regular network delimitan a passage of extusi.on of form corresponding to a cross section of the structure to be produced, means coolant from inside each of the cylinders and a tray for receiving the structure intended to be occupied by said liquid cooling and comprising means tending to entrain the structure from the die, device in which the extruder, the die and the tank are aligned substantially horizontally, the tank being designed to receive liquid cooling down to a level higher than that of the structure.
Other features and advantages of the invention tion will appear during the description which follows of an embodiment of the invention given purely indicative and in no way limitative.
Figure 1 schematically shows a installation for implementing the invention.
Figure 2 shows a detail of the room supplying the installation of the figure 1.
FIG. 3 is a view, partially in section, along line III-III of Figure 2.
In Figure 1, we have an extruder 1 with a feed hopper 2 and outlet piping 3 thermally insulated, which feeds a die 4 by through a feed chamber 6.
This sector 4 includes (see Figures 2 and 3 ~ a number of hexayonal elements 36 whose mounting will be explained further.
The feed chamber 6 is separated by a bottom, 13 and a partition 15 of a compartment 7 which is attached to it t ~
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- 3c -neighbor and on which is fixed a ~ uyauterie 8, connected to a water pipe 9 carrying a regulating device for temperature 5 and a shut-off valve 11 and to a pipe compressed air 10 carrying a shut-off valve 12.
Tubes 14 are stitched on the bottom 15 and pass through the interior partition ~ l3 on which are welded cylinders 16.
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Each cylinder 16 is concentric with one of the pipes 14 and carries at its free end a part 17 whose function is twofold:
serve as a spacer between the cylinder 16 which carries it and the piping 14 concentric with said cylinder, and constitute a seat for the elements 36.
These elements 36, which have a hexagonal shape because the profile desired for the product to be extruded is a honeycomb profile, are insulating material such as polytetrafluoroethylene and are maintained on the parts 17 by nuts 19 which are screwed on the pipes 14 thanks to the slots 20 which they comprise.
They are spread apart so that their lips 18 realize a narrowing of the passage section of the thermoplastic material-tick.
The feed chamber 6 is divided into three compartments 28, 29 and 30 by two perforated plates 21 and 22 held in place by spacers 23, 24 and 25 arranged around the cylinders 16.
The spacers 23 maintain the spacing of the perfo-ree 21 relative to the bottom 13. The spacers 24 maintain the gap two perforated plates 21 and 22 between them. The spacers 25 maintain the spacing of the perforated plate 22 relative to the parts i7 and therefore also with respect to the elements 36 constituting the Faculty.
The perforated plate 22 has smaller perforations than the perforated plate 21 as it appears ~ t in Figure 3.
The two perforated plates 21 and 22 are made of material allowing to heat them by Joule effect and are integrated in a system of electric heating not shown.
A tray 26 follows the sector. I1 is equipped with a bench traction of extruded structures consisting of two endless belts 27 and 34 including the control device 9 not shown, includes a speed variator.
The tank 26 ends with an inclined plane 31 and comprises, between this inclined plane and the belts 27 and 34 of the traction bench, a device tif classic cutting 32, movable on rails 33 to allow the cuts extruded structures 37, 38, without the need to stop their translational movement towards the inclined plane 31.
Under these conditions, the operation is established as described below.
During normal operation, the heated and flowing thermoplastic material specified in the extruder 1 passes through the piping 3 into the chamber ~ 0 supply 6, where it arrives in compartment 28, before being ,::
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pushed back through the perforated plate 21 in the compartment 29, then, through the perforated plate 22, in the compartment 30 which precedes im-mediately the sector 4 through which it will receive its profile alveolar.
When it arrives at the entrance to supply chamber 6, the thermoplastic material is at a temperature sufficient to be fluent. But when passing through the die, this temperature must be rigorous.
consistently constant over time and in all points of the industry to get a regular structure.
The passage of the thermoplastic material through the perfo-rée 21 performs a first stage in the homogenization of the heating, that each vein of material passing through the perforations is reheated in contact with the perforated plate.
The passage through the two perforated plates 21 and 22 gives a other result, namely the balancing of the pressure of the material in the entire interior of compartment 30, and therefore a regular distribution across the entire section of the die.
Thanks to the production of the die 4 with the elements 36 in polytetrafluoroethylene and also thanks to the movement of the material towards outside, the temperature of the coolant entering the alveoli at the outlet of the die, does not affect the temperature ture of the material upstream of said die and, therefore, extrusion can be done normally As for the pipes 14 which supply the coolant, they are thermally insulated from the perforated heating plates 21 and 22. This insulation is obtained by the still air present between the pipes 14 and cylinders 16.
Because of this insulation, the spacers 23, 24 and 25 can possibly be provided with heating means to help maintain at a constant temperature of the thermoplastic material contained in the feed chamber.
Note that the hexagonal slots made by the lips 18 elements 36, slots through which the structure will receive its honeycomb shape, are narrower than the spacing between two sets cylinder 16 and spacers 23, 24, 25 neighbors. Profi} of parts 17 and the traction operated on the structure in extrusion by the belts 27 and 34 cause a double action on this structure, namely a label rabies preceded and / or accompanied by rolling, these two actions having for result of achieving molecular orientation.
:. ::, In fact, initially, the thermoplastic material is laminated in the passage between two neighboring pieces 17 and between two lips 18 neighbors, thanks to the reduction in section it undergoes Then, in a ..
second time, it is the object of a stretching operation carried out by belts 27 and 34, stretching which still lasts when the ma-extruded material is subjected, as soon as it exceeds the elements 36, to a cold enough ~ brutal to cause quenching.
This cooling is obtained by distribution, through the pipes 14, of a coolant brought to a temperature ad hoc by the temperature control device 5.
For example, for an extrusion according to: The invention of polypropy-lene heated to about 240 Celsius in the feed chamber of the if you want, you can use water as a coolant temperature of about 5 Celsius and in any case lower than 10 Celsius.
The structure thus extruded obtains its final shape without that it needs to be recalibrated.
In addition, she stands by herself enough not to need make special arrangements for its handling, all the more that each wall of each cell is subjected simultaneously to the same action by the same coolant Finally, the final product obtained is mechanically stronger than if it had been extruded by the usual methods, thanks, on the one hand, to the quenching effect, but also because this quenching occurred on a thermoplastic material in which rolling and stretching had achieved molecular orientation.
At the end of the die, the structure obtained 37 advances in the tray 26 thanks to the traction operated by the belts 27 and 34, and also, but to a lesser extent, to the push coming from the extruder.
It is moreover necessary that there is a balance between these two actions to obtain a constant product, both in size and in size mechanical qualities. This is why belts 27 and 34 are equipped a variable speed drive which allows it to be adapted to the conditions desired extrusion. Indeed, for a constant thrust from the extruder, a slowdown ~ u traction bench would cause a thickening of walls, or even blisters, while an acceleration would cause their weight loss, even a lack of material in places We cut, on demand and according to the desired length, the structure extruded structure, using the cutting device 32, and the cut section Pé 38 continues to advance, pushed by the next section 37 entered ~ born by belts 27 and 34, until said cut section reaches the plane g ~
inclined 31 which makes him leave the tank while simultaneously ensuring the emptying in the tank, coolant contained in the cells.
To stop the installation, we operate in two different ways, depending on whether the stop must be only temporary or must last for a period of a little long time To stop the installation temporarily, for example if you press hates not having to heat all the raw material thermo-plastic contained in the extruder 1 ~ t in the supply chamber 6, which can take a few hours, we simultaneously stop the extruder 1 and the belts 27 and 34 which suppresses the thrust upstream of the lière and the traction downstream on the structure in extrusion, one cuts by a any means the structure extruded a very short distance from the die, for example at 20 centimeters, in order to facilitate re-starting and the heating system is then placed on the minimum desired position at both for the extruder 1 and for the feed chamber 6.
But the heating, even minimum, in the supply chamber, may cause thermoplastic material to flow through the head of the die and of closing off some of the pipes 14 if not all, and they would then no longer be able to supply the coolant normally required for extrusion operation.
It is true that to avoid this inconvenience, the coolant could be allowed to flow during the entire shutdown of the installation.
tion. ~ ais that would be expensive.
This is why the invention proposes to replace the coolant.
cooling by compressed air. For this, the tap 11 of the coolant is gradually closed, gradually opening the tap 12 located on the compressed air pipe 10. This one passes, by draining them of their coolant, in the piping 8 and in compartment 7, and exits through the pipes 14 which it maintains open by opposing an untimely entry of the thermoplastic material-tick that would flow from the supply chamber 6, along the die.
To restart the installation, the normal heating is started.
harm to the extruder and feed chamber 6 and when the temperature temperature is reached, replace the coolant with air compressed in the pipes 14 by gradually closing the tap 12 and gradually opening the tap 11 and starting the extrusion then the traction bench.
To stop the installation for a long enough time, we stop in first the extruder and its heating system, then the ~ 0 heating of the supply chamber 6 and the belts 27 and 34 forming . :
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the traction bench. We expect that the thermoplastic material is no longer fluent in the supply chamber 6 and the shut-off valve is closed 11 coolant. As in the previous case, it is recom-ordered to cut it a short distance from die 4, in order to facilitate liter re-start.
To operate it, we first start the heating systems.
of the extruder 1 and the feed chamber 6 and the compressed air valve 12 to prevent the thermoplastic material from fluent to seal the pipes 14.
When the thermoplastic material reaches the extrusion temperature the compressed air is replaced by the coolant gradually opening the tap 11 and gradually closing the tap 12 and the extruder 1 and the traction bench 27-3 ~ are started.
It is understood that one can, without departing from the invention construction and / or operating details in order to obtain the same results.
By 0 ~ example, the perforated plates 21 and 22 which are arranged in the supply chamber 63 could, instead of being heated directly-ment, be heated indirectly, for example, through resistance cords which could be wound around the cylinders 16.
The hexagonal profile of the cells could be replaced by any another cylindrical profile, in particular triangular, allowing the realization tion of bending-resistant beams.
The tank 26 can * 8 be equipped with a valve placed, for example, at 50 centimeters of the die. This valve, drawn in dotted line rep.35 on the fig.l, is open in extrusion operation and closed when the Faculty. It allows instant filling of the part of the tank between valve and die, at the time of restarting, which represents a saving time to perform this restart.
To ensure the free passage of the pipes 14, one could replace place compressed air through a closed coolant circuit which would feed in the part of the tank closed by the valve 35 and return would look at the top of the feed chamber 6, upstream or downstream of the device positive temperature controller 5.
We could also, in order to limit the output of the material thermoplastic through the die when the extruder is stopped but with a certain heating in the supply chamber 6, equip it ci of an adjustable valve so as to ensure the evacuation of a possible excess volume of material due to gasification due to heat, and thus prevent this surplus from crossing the chain ;
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