Procédé de fabrication d'un article en matière plastique
et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention comprend un procédé de fabrication d'un article en matière plastique, constitué par une feuille renforcée par des nervures entrecroisées.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on extrude une matière plastique entre deux groupes de matrices présentant entre eux un écart correspondant à l'épaisseur de la feuille à débiter, ces matrices étant constituées par des conduits ménagés dans des surfaces en regard, la section transversale de ces conduits correspondant à celle des nervures à produire de part et d'autre de ladite feuille, lesdits groupes de matrices étant animés d'un mouvement relatif transversal par rapport à la direction d'extrusion.
L'invention comprend encore un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation en matière plastique sous pression d'une paire d'organes munis de matrices constituées par des conduits ménagés dans des surfaces en regard et se déplaçant circulairement et coaxialement l'une par rapport à l'autre, sous l'action d'un dispositif leur transmettant un mouvement rotatif relatif au cours de l'extrusion dudit article sous forme tubulaire, lesdits organes munis de matrices, présentant entre eux un écart correspondant à l'épaisseur de la feuille à débiter, la section transversale desdites matrices correspondant à celle des nervures à produire de part et d'autre de la feuille.
L'article une fois extrudé peut être coagulé ou fixé par un traitement ultérieur selon la nature et les exigences de la matière plastique utilisée et l'article en matière plastique fixé peut être pris en charge par un transporteur convenable ou un dispositif de support et de fronçure.
Par le terme matière plastique utilisé dans la description et les revendications, on entend: a) une matière synthétique thermoplastique suscep
tible d'extrusion par fusion ou compression à
l'état fondu à travers des matrices, puis faisant
prise par l'action d'un agent réfrigérant, au sortir
des matrices.
Des matières thermoplastiques ap
propriées comprennent les polyamides ou super
polyamides, telles que le nylon; les polyesters
le chlorure polyvinylique et ses copolymères avec
l'acétate de vinyle ou le chlorure de vinylidine, le
polythène et les composés analogues et l'acétate
de cellulose; ou b) les caoutchoucs naturels ou synthétiques ulté
rieurement vulcanisés ou contenant des agents de
vulcanisation; ou c) les matières plastiques faisant prise de chaud ou
leurs mélanges, avec des matières plastiques qui
sont susceptibles d'extrusion; ou d) les matières filables humides, telles que la vis
cose, matière protéinique cupro-ammoniacale (ex
traite par exemple de la graine de soja) suscep
tible d'extrusion et faisant prise par immersion
ou aspersion au moyen d'un coagulant quand le
plastique sort des matrices.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention et une variante de détail ainsi que des schémas d'articles susceptibles d'être obtenus par des mises en oeuvre du procédé que comprend aussi l'invention.
La fig. 1 est une vue partielle, en élévation en coupe, de cette forme d'exécution de l'appareil comportant des organes coaxiaux annulaires, munis de matrices, entre lesquels l'article est extrudé.
La fig. 2 en est une vue en bout, de bas en haut, de la fig. 1, avec arrachement partiel d'une roue dentée.
La fig. 3 en est une vue en coupe partielle et en perspective et à plus grande échelle.
La fig. 4 représente un détail de la fig. 1, à plus grande échelle encore.
La fig. 5 en est une vue en élévation, dans laquelle la partie correspondant aux fig. 1 à 3 est représentée en coupe au-dessus d'un réservoir à réfrigérant et associée avec un mécanisme de prise en charge de l'article extrudé.
La fig. 6 en est une vue, en élévation en coupe, d'une variante de la forme d'exécution représentée à la fig. 3.
Les fig. 7 à 10 sont des vues schématiques en perspective représentant diverses phases de l'extrusion.
Les fig. 11 à 13 sont des vues schématiques d'articles susceptibles d'être obtenus par différentes mises en oeuvre du procédé selon l'invention, seule la disposition des nervures de part et d'autre de la feuille étant représentée, en supposant la feuille elle-même invisible.
Lors d'une mise en oeuvre du procédé que comprend l'invention, par extrusion avec fusion en utilisant des jeux coaxiaux de matrices d'extrusion, entre lesquelles se produit un mouvement rotatif continu transversalement à la direction d'extrusion, la matière thermosplastique à extruder est contenue dans un réservoir a (fig. 5) sous pression, entouré d'une enveloppe chauffante. A partir du réservoir s'étend un conduit 1, dans lequel est monté une vis d'Archimède 2, animée d'un mouvement de rotation continu afin de maintenir une alimentation forcée depuis le réservoir. L'extrémité du conduit 1 porte et débite dans une chambre d'alimentation 3 à travers un treillis 3a.
La chambre 3 possède une enveloppe 3b à chauffage électrique ou autre, destinée à maintenir à une température appropriée pour l'extrusion la matière fournie par la vis d'Archimède 2. L'extrémité supérieure de la chambre 3 possède un palier 3c pour un arbre vertical rotatif 4 (fig. 1) et son extrémité inférieure est accouplée à une chambre d'extrusion 5 fixée par goulot fileté suivant une disposition telle que les deux chambres 3 et 5 sont supportées fixement avec le conduit 1 dans une machine à
extruder b de type connu, comme on le voit à gauche de la fig. 5.
La cavité de la chambre 5 présente une paroi conique Sa et supporte un organe extérieur portematrices 6 de telle manière qu'il peut tourner autour de l'axe de l'arbre 4. A cet effet, l'extrémité inférieure de la chambre 5 présente une gorge où s'engage une bride annulaire montante du porte-matrices 6 dont la paroi extérieure périphérique présente une rainure de roulement 6a. Un cylindre fendu 7 est serré de façon détachable autour de la chambre 5 et du portematrices 6, ce qui permet l'enlèvement du portematrices et son remplacement par un autre muni d'un autre jeu de matrices.
Le cylindre 7 est chauffé à l'électricité ou autrement par une enveloppe 8 et présente une nervure annulaire 7a engagée dans la rainure 6a. Nervure et rainure servent de guide et de voie de support au porte-matrices rotatif 6.
L'extrémité inférieure de la paroi intérieure 6b (fig. 3) se termine par une surface circulaire conique 9 dans lequelle est creusé un jeu de passages-matrices ou rainures 10. Afin de faire tourner le porte-matrices 6, sa face inférieure porte solidairement une roue dentée 11 dont la chaîne 1 la est en prise avec une autre roue à chaîne 1 lb qui est commandée par engrenages par un moteur électrique 1 lc à vitesse variable.
L'arbre 4 porte un organe à matrices intérieur remplaçable 12 qui coopère avec le porte-matrices extérieur 6. Cet organe à matrices intérieur est conique et sa pente est, de préférence, une peu moins forte que celle de la paroi conique 5a, de sorte que les deux parois coniques ménagent un passage de distribution conique annulaire 1 2a pour la matière plastique.
L'extrémité inférieure de l'organe conique 12 se
termine par une surface circulaire 13 dont la conicité correspond exactement à celle de la surface circu
laire 9 de l'organe porte-matrices 6, afin de se trouver dans une position parallèle et à une certaine distance de cette dernière.
La surface 13 présente un jeu de conduits ou rainures 14 se trouvant dans une position opposée à un jeu de rainures 10 que présente la surface 9. Ces rainures 10 et 14 débouchent respectivement des surfaces 9 et 10 et passent l'une en face de l'autre au cours de la rotation relative des organes portematrices 6 et 12, de sorte que des nervures sont extrudées simultanément et de façon confluente lors de l'extrusion de la feuille par un espace A ménagé entre lesdites surfaces 9 et 10.
L'arbre 4 est suspendu sur un palier de butée 15 à billes au-dessus de la bague d'emboîtement 3c de la chambre d'alimentation 3 et l'extrémité supérieure
de l'arbre est maintenue dans un palier 16 au-des
sous duquel est disposé un second palier de
butée 17.
Entre les deux paliers de butée, une roue à chaîne 18 est clavetée sur l'arbre 4 pour mettre l'arbre en rotation. La chaîne 1 8a est commandée à partir d'un moteur électrique 18b à vitesse variable. De
chaque côté de cette roue à chaîne, l'arbre est fileté pour recevoir deux écrous et contre-écrous de verrouillage 19 et 20 servant au réglage des portematrices. Par un ajustage relatif de ces écrous, les surfaces 9 et 13 sont maintenues à une distance convenable l'une de l'autre.
Lors du fonctionnement, en supposant que les organes porte-matrices 6 et 12 tournent continuelle
ment en sens contraires - comme le montrent les flèches - à la même vitesse, une feuille plastique tubulaire est extrudée par l'espace A entre les organes porte-matrices 6 et 12 avec extrusion simultanée, par les rainures 10 et 14, de nervures qui sont appliquées sous forme d'hélices entrecroisées sur les faces opposées de la feuille.
Les nervures extrudées par les rainures 10 et 14 s'étendront comme représenté en travers de la feuille comme un réseau de mailles trapézoïdales, leur dimension dépendra de l'espacement des rainures de chaque groupe de matrices, l'oblicité desdites nervures dépendant de la vitesse de rotation relative des deux groupes de matrices. (Plus cette vitesse sera grande, plus l'inclinaison des nervures sera prononcée et inversement.)
La feuille munie de ses nervures est extrudée sous forme tubulaire mais peut être fendue longitudinalement pour former une feuille plate.
La feuille, telle qu'elle est extrudée, sera soumise à un traitement de coagulation ou de fixation, par exemple en l'aspergeant avec ou en l'immergeant dans un liquide réfrigérant contenu dans un réservoir se trouvant immédiatement en dessous des matrices d'extrusion.
L'appareil d'extrusion décrit ci-dessus est monté au-dessus ou avec son extrémité inférieure immergée dans un bain de liquide réfrigérant, eau ou autre liquide approprié pour fixer la matière plastique en traitement dès que l'article est extrudé hors des matrices. Alternativement, le refroidissement ou la fixation de l'article extrudé peut être effectué en l'aspergeant d'un liquide réfrigérant ou en le soumettant à des courants d'air ou de gaz réfrigérés.
Dans le bain réfrigérant ou en combinaison avec lui, ou à côté de la zone d'aspersion ou de refroidissement, se trouvent des rouleaux de prise en charge ou moyens équivalents pour prendre et soutenir l'article extrudé d'une manière connue.
Des moyens appropriés de fixation et un dispositif de prise en charge sont représentés, à titre d'exemple, à la fig. 5 qui se rapporte au procédé d'extrusion annulaire. L'article tubulaire extrudé, en sortant des matrices, passe sur un support cylindrique vertical 21 établi pour maintenir le diamètre de l'article tubulaire pendant sa fixation et pour assurer un cheminement régulier.
Le support 21 est entouré d'un anneau de tension 21 a entre lequel et la paroi cylindrique du support 21 passe l'article extrudé sur lequel l'anneau de tension appuie avec un frottement approprié.
Si l'on désire obtenir un article plat, il convient de monter un disque coupant 22 à fendre, sous le support 21.
L'article tubulaire, une fois fendu le long d'une de ses génératrices, est tiré vers le bas par une paire de rouleaux 23 qui sont entraînés à vitesse variable par une source motrice adéquate (non représentée).
A partir des rouleaux 23, l'article est pris en charge par un rouleau 24 et dirigé vers un dispositif d'emmagasinage.
Si la fixation implique l'immersion dans un liquide, le mécanisme de prise en charge ci-dessus décrit est disposé dans un réservoir réfrigérant 25 dans lequel le niveau du liquide est indiqué en 25a.
Lorsque l'on désire obtenir une feuille tubulaire, on peut se passer du cylindre conformateur 21, mais, bien entendu, dans le cas où on tient à le conserver lors de la fabrication d'un article tubulaire, il devra être monté sur un palier antifriction à l'extrémité de l'organe porte-matrices central 12 ou sur l'axe 4 ou à l'extrémité inférieure d'une tige de suspension traversant ledit axe 4 qui, dans ce cas, devra être creux.
On remarquera que pour tout degré d'extrusion donné et toute vitesse de déplacement relatif des matrices, la section transversale des brins des nervures peut être diminuée et la dimension des nervures de l'article extrudé peut être augmentée par une augmentation appropriée de la vitesse d'entraînement au moyen des rouleaux 23.
Dans l'appareil possédant des jeux annulaires de matrices, le déplacement transversal relatif peut se produire de plusieurs façons indiquées ci-dessous a) les organes porte-matrices peuvent tourner con
tinuellement en sens contraires à la même vitesse
(comme on l'a décrit au sujet des fig. 1 à 4); b) lesdits organes peuvent tourner continuellement
en sens contraires à des vitesses différentes; c) lesdits organes peuvent tourner continuellement
dans le même sens mais à des vitesses différentes,
de sorte qu'un jeu de matrices recouvre progres
sivement l'autre jeu dans des positions où les
matrices se correspondent puis ne se correspon
dent pas;
d) des deux organes porte-matrices, l'un peut être
immobile et l'autre peut tourner de façon con
tinue, de sorte que les matrices stationnaires pro
duiront l'extrusion de nervures longitudinales et
les matrices en mouvement l'extrusion de ner
vures hélicoïdales ou obliques.
Dans le cas où les matrices ne se déplacent pas de la même vitesse (et dans le cas où l'un des groupes de matrices est stationnaire), le groupe de matrices se déplaçant le plus rapidement (ou les matrices mobiles) extruderont des filaments de nervures plus longues que celles des matrices se déplaçant plus lentement (ou des matrices stationnaires), et, en conséquence, il faudra une plus grande quantité de matière plastique pour produire ces nervures, ce qui est réalisé en donnant une section transversale plus grande aux rainures des matrices mobiles qu'à celles des matrices immobiles ou se déplaçant plus lentement.
Par les différentes sortes de déplacements mentionnées ci-dessus, on comprend que les articles créés par les nervures extrudées peuvent varier considérablement.
Comme déjà précisé, les matrices n'ont pas besoin de présenter des encoches ouvertes, mais peuvent présenter des conduites tubulaires à condition, toutefois, que les orifices de débit de ces conduits dé bouchent de façon appropriée dans les surfaces 9 et 13.
La fig. 6 représente un exemple de conduits 10 et 14 convergents pratiqués dans les organes 6 et 12 dans lesquels les extrémités inférieures de ces conduits sont taillées en biseaux et constituent des orifices d'extrusion débouchant dans les surfaces 9 et 13.
L'espacement et le nombre de rainures dans les deux jeux de matrices peut être différent, y compris le cas (déjà indiqué), dans lequel l'un des jeux ne consiste qu'en une seule matrice et, dans certains cas, certaines des matrices dans chaque jeu ont une forme différente ou une section transversale différente des autres matrices du même jeu.
Le diamètre des jeux de matrices annulaires n'est pas forcément un facteur déterminant des dimensions correspondantes de la feuille extrudée, étant donné que cette dernière peut se trouver allongée considérablement, par exemple en utilisant de faibles vitesses de déplacement relatives et des jeux de matrices à rainures très rapprochées les unes des autres.
Quand on utilise des matières plastiques déjà fixées et destinées à la filature, on utilise le même genre d'appareil, sauf en ce qui concerne la vis d'Archimède 2 qui est remplacée par une pompe telle que celles qui sont connues dans des appareils de filature humide pour monofilament, permettant de forcer le plastique à travers l'orifice de rainures qui sont immergées dans un bain de coagulation.
Le principe de base et le fonctionnement d'extrusion sont représentés de façon imagée aux fig. 7 à 10 qui représentent les diverses étapes de l'extrusion de matières plastiques des rainures 10 et 14 et entre les organes porte-matrices 6 et 12, comme cela a été décrit en se référant aux fig. 1 à 5, mais les organes porte-matrices y sont représentés, pour plus de clarté, de façon rectiligne et l'organe porte-matrices 6 se déplace tandis que l'organe porte-matrices 12 est stationnaire.
A la fig. 7, les nervures b, bl extrudées par les rainures 14, 10, viennent de se croiser en a, de part et d'autre de la feuille A1. Les nervures b, b1 continuent à être extrudées respectivement par les rainures 14 et 10 que l'on voit se déplacer transversalement et se séparer les unes des autres à la fig. 8.
A la fig. 9, les rainures 14, 10 se trouvant de nouveau en face les unes des autres, les nervures se croisent en a2 et, tandis que le déplacement de l'organe 6 continue (voir fig. 10), les nervures b, b1 forment un genre de filet dont les brins s'entrecroisent sur les faces opposées de la feuille en des points a.
La section transversale des matrices employées peut varier considérablement selon que l'on utilise des rainures très fines dont la section transversale est de l'ordre de celle d'une aiguille hypodermique pour la production de nervures fines ou des rainures très larges permettant de produire des nervures très prononcées et résistantes. Les dimensions des mailles dépendront de l'espacement des rainures les unes par rapport aux autres dans chaque groupe de matrices, du déplacement relatif des groupes de matrices en fonction de la pression d'extrusion et de la vitesse des organes de traction.
Lorsque l'on fabrique des feuilles munies de nervures fines, l'espacement des rainures sera réduit de façon correspondante et en tout cas la dimension des mailles pourra être réduite en réduisant cet espacement.
Les feuilles produites peuvent être rigides au point d'être auto-sustentatrices ou encore présenter différents états de flexibilité au point que les feuilles les plus minces peuvent être plissées ou drapées.
La production n'est limitée que par la vitesse d'extrusion et de fixation de sorte qu'elle peut être très importante. Etant donné que la feuille est obtenue en une seule opération continue, le prix de revient en est relativement bas.
Divers dessins réalisables par suite de l'intersection des nervures de part et d'autre de la feuille extrudée, sont représentés aux fig. 1 1 à 13, dans lesquelles la feuille elle-même n'est pas représentée.
Le schéma de la fig. 1 correspond à l'intersection des nervures produites les unes par des matrices stationnaires et les autres par des matrices rotatives (nervures b et bl respectivement). Le schéma de la fig. 12 correspond au cas où les deux jeux de matrices tournent en direction opposées, tandis que le schéma de la fig. 13 correspond au cas où les deux jeux de matrices tournent ensemble dans la même direction, mais à des vitesses différentes.
La feuille, après extrusion et fixation, peut constituer l'article fini ou encore être soumise à un traitement ultérieur.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication d'un article en matière plastique, constitué par une feuille renforcée par des nervures entrecroisées, caractérisé en ce que l'on extrude une matière plastique entre deux groupes de matrices (10-14) présentant entre eux un écart correspondant à l'épaisseur de la feuille à débiter, ces matrices (10-14) étant constituées par des conduits ménagés dans des surfaces (9-13) en regard, la section transversale de ces conduits correspondants à celle des nervures à produire de part et d'autre de ladite feuille, lesdits groupes de matrices étant animés d'un mouvement relatif transversal par rapport à la direction d'extrusion.