La présente invention concerne une tête d'extrusion d'éléments profilés en matière synthétique ayant des bandes colorées, comportant une filière de sortie définissant le profil de l'élément, un poinçon disposé coaxialement en amont de cette filière, au moins deux orifices d'admission de matières synthétiques respectives fournies sous pression par des sources distinctes, et des moyens de distribution disposés entre les orifices d'admission et le poinçon pour répartir les matières synthétiques sur le pourtour du poinçon.
Pour obtenir des éléments extrudés ayant des bandes colorées d'identification, donc au moins deux couleurs différentes sur leur surface extérieure, par exemple pour réaliser une gaine isolante d'un fil ou câble électrique, il est connu d'extruder simultanément une matière isolante de base, ayant une première couleur et entourant complètement le conducteur, au moyen d'une extrudeuse principale, et une matière synthétique ayant une couleur différente de la matière de base, par une extrudeuse auxiliaire et des conduits distincts dans la tête d'extrusion. On forme ainsi des bandes de la seconde couleur qui sont incrustées dans la surface de la matière de base. Cependant, ceci nécessite d'utiliser une matière de base qui est colorée pour que les bandes superficielles soient bien apparentes par contraste des couleurs. Il en résulte divers inconvénients.
Tout d'abord la matière colorée est relativement chère par rapport à une matière de couleur naturelle. Chaque fois que l'on veut fabriquer un produit présentant d'autres couleurs, il faut purger et nettoyer toute l'installation. D'autre part, les matières colorantes ont en général pour effet de modifier les caractéristiques diélectriques de la matière, ce qui est gênant dans le cas des gaines isolantes des conducteurs électriques.
L'idée de base de l'invention consiste à éviter ces inconvénients en utilisant une matière de base qui n'est pas colorée et en extrudant simultanément, autour de cette matière de base, des bandes superficielles en au moins deux matières synthétiques colorées différemment l'une de l'autre, pour recouvrir la matière de base.
Plus particulièrement, la présente invention fournit une tête d'extrusion du type indiqué plus haut, caractérisée en ce que les orifices d'admission comprennent au moins un orifice d'admission d'une matière de base et au moins deux orifices d'admission de matières colorées, et en ce que les moyens de distribution des matières colorées comportent un organe de distribution ayant une forme tubulaire, une surface extérieure pourvue au moins d'une cavité respective pour l'entrée de chaque matière synthétique colorée, une surface intérieure pourvue d'une série d'orifices de sortie répartis sur le pourtour de cette surface, et des conduits de distribution reliant les cavités d'entrée aux orifices de sortie de manière que des orifices de sortie adjacents soient reliés à des cavités d'entrée différentes.
La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'aide de la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La fig. 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une tête d'extrusion selon l'invention, la coupe étant faite suivant les lignes I-I des fig. 3 et 4,
la fig. 2 est une vue éclatée montrant en perspective deux des pièces de cette tête, à savoir une cartouche de distribution et une douille de répartition,
la fig. 3 est une vue schématique en coupe transversale partielle suivant la ligne III-III de la fig. 1,
la fig. 4 est une vue schématique en coupe transversale partielle suivant la ligne IV-IV de la fig. 1, et les fig. 5 à 7 représentent en coupe transversale différents éléments pouvant être extrudés au moyen d'une tête de ce genre.
L'exemple de réalisation illustré par les figures concerne la fabrication d'un conducteur électrique par extrusion d'une gaine isolante autour d'un fil métallique 1. Cette gaine isolante comprend une première couche 2 qui entoure complètement le fil 1 et qui est faite d'une matière synthétique appelée ici matière de base. Cette couche représente la majeure partie de l'épaisseur et de la section transversale de la gaine. Sur cette première couche, la gaine comprend à l'extérieur une seconde couche formée de plusieurs bandes longitudinales colorées, les couleurs étant disposées en alternance. Dans l'exemple illustré ici, il est prévu quatre bandes 3 de couleur jaune qui sont disposées symétriquement sur le pourtour de la gaine et entre lesquelles sont intercalées quatre bandes 4 de couleur verte, pour former un conducteur signalé par le code conventionnel jaune/vert.
De cette manière, la matière de base peut être entièrement recouverte par des bandes colorées 3 et 4 qui sont contiguës comme le montrent les fig. 5 et 6 et sa couleur peut être quelconque. En particulier, on peut utiliser une matière de base dont la composition est optimale au point de vue de ses caractéristiques diélectriques et/ou mécaniques, sans adjonction de matière colorante. Comme cette matière de base non colorée coûte moins cher qu'une matière colorée et constitue la majeure partie du volume de la gaine, il en résulte une sensible diminution du coût global des matières entrant dans la fabrication du conducteur. De plus, dans le cas décrit ici d'une gaine d'isolation électrique, le gain réalisé sur les propriétés d'isolation permet une légère réduction du diamètre de la gaine, c'est-à-dire un gain sur le poids, le volume et le coût du produit fini.
Toutefois, il est bien entendu que la présente invention concerne aussi les cas où l'on désire utiliser une matière de base colorée.
La tête d'extrusion illustrée schématiquement par les fig. 1 à 4 et désignée globalement par la référence 10 comporte essentiellement un corps 11 pourvu de trois orifices d'admission 12, 13 et 14, une cartouche de distribution 15 montée à l'intérieur du corps 11, une douille de répartition 16 pourvue d'une filière 17 et montée coaxialement dans la cartouche 15, et un poinçon central 18 qui est également monté coaxialement dans la cartouche 15 et qui est pourvu d'un passage central pour le fil 1, de manière à servir de guide-fil. La filière 17 et le poinçon 18 peuvent être construits de diverses manières et ne sont pas décrits ici en détail. En particulier, la filière 17 peut être formée directement dans la douille 16, ou être constituée par une pièce rapportée dans cette douille.
Les pièces 15 à 18 sont maintenues dans le corps 11 de manière connue, à l'aide de plaques frontales 19 et 20.
Les orifices d'admission 12, 13 et 14 sont disposés radialement dans le cas présent. L'orifice 12 se trouve dans la partie arrière de la tête 10 et il est raccordé à une extrudeuse principale fournissant un débit relativement grand de matière synthétique non colorée 22. Ce flux de matière est réparti de manière classique sur tout le pourtour du poinçon 18 grâce à des conduits appropriés aménagés dans la cartouche de distribution 15, pour s'écouler ensuite de manière convergente sur la surface antérieure conique 18a du poinçon, puis enrober complètement le fil 1. Les orifices d'admission 13 et 14 se trouvent dans la partie avant de la tête 10 et ils sont décalés axialement l'un par rapport à l'autre. Comme le montrent les fig. 3 et 4, ils sont également décalés angulairement de 45 DEG , pour une raison qui apparaîtra plus loin.
L'orifice 13 est raccordé à une extrudeuse auxiliaire fournissant un débit relativement faible de matière synthétique colorée 23, par exemple jaune, et de même l'orifice 14 est raccordé à une extrudeuse auxiliaire similaire débitant de la matière colorée 24, par exemple verte. La cartouche de distribution 15 est pourvue de conduits de distribution respectifs pour diviser ces deux flux de matières colorées d'une manière symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la tête 10 et du fil 1, tandis que la douille de répartition 16 comporte des canaux de répartition destinés à répartir autour de la matière de base 22 l'ensemble de ces flux divisés.
Les conduits de distribution des matières colorées 23 et 24 apparaissent sur les fig. 1 à 4 et ils comprennent les éléments suivants, parmi lesquels les éléments similaires portent les mêmes numéros de référence mais sont affectés de la lette b pour les conduits destinés à la matière jaune 23, et de la lettre c pour les conduits destinés à la matière verte 24. Deux cavités respectives d'entrée 25 sont ménagées dans la surface extérieure de la cartouche de distribution 15, en face des orifices d'admission 13, 14. Chacune des cavités 25 est reliée à quatre alésages respectifs obliques 26 traversant la douille 15, au moyen d'un réseau de rainures 27 disposées symétriquement par rapport à la cavité 25 et présentant des bifurcations 28 situées de préférence à égale distance des alésages 26 qui leur correspondent.
Sur une surface intérieure cylindrique 29 de la douille 15, les alésages 26 débouchent dans le cas présent par huit orifices de sortie 30 qui sont régulièrement répartis sur un cercle, c'est-à-dire se trouvent dans un même plan radial et sont espacés angulairement de 45 DEG , les orifices 30b prévus pour une couleur étant alternés avec les orifices 30c prévus pour l'autre couleur. Par contre, les orifices d'entrée des alésages 26b et 26c peuvent se trouver dans des plans radiaux différents, les alésages étant alors obliques par rapport à l'axe longitudinal comme on le voit sur la fig. 1. La disposition symétrique de chacun des réseaux de distribution permet évidemment d'assurer un débit de matière égal à chaque orifice de sortie 30.
La réalisation de ces réseaux symétriques au moyen des rainures 27 et des alésages 26 constitue une construction particulièrement simple et peu coûteuse, tout en permettant un fonctionnement sûr et un nettoyage aisé. De plus, leur disposition imbriquée leur permet d'occuper une faible longueur de la cartouche 15. Les deux réseaux ont des caractéristiques d'écoulement identiques, ce qui permet d'obtenir aisément aux orifices de sortie 30 des débits qui sont égaux pour les deux couleurs. Grâce au décalage angulaire entre les orifices d'admission 23 et 24, chaque réseau de rainures 27 a une forme symétrique et les extrudeuses auxiliaires peuvent être raccordées commodément à la tête 10.
La douille de répartition 16 a une forme générale cylindrique et sa face arrière présente, dans cet exemple, une cavité conique placée en regard de la pointe conique 18a du poinçon. Sur sa surface périphérique sont prévus huit canaux de répartition 31 qui sont identiques et répartis symétriquement autour de la douille. Les extrémités antérieures des canaux 31 se trouvent en regard des orifices de sortie 30b, 30c, tandis que leurs sorties sont évasées et contiguës le long du bord arrière de la douille, de manière que les deux flux de matières colorées 23 et 24 forment une veine continue 32 (fig. 1) injectée par l'extérieur dans le passage de la matière de base 22 pour former autour de cette matière une seconde couche continue.
Avec cette construction, si les débits respectifs des matières colorées 23 et 24 sont égaux, on obtient la section illustrée par la fig. 5, dans laquelle les bandes colorées 3 et 4 ont toutes la même largeur. Si par exemple on augmente le débit de la matière jaune 23, les bandes jaunes 3 seront plus larges que les bandes vertes 4. Une autre possibilité d'obtenir des bandes plus ou moins larges est donnée par l'utilisation d'une douille avec des évasements différents. Si l'on utilise une douille semblable à la douille 16, mais avec des canaux de répartition dont les sorties ne sont pas contiguës, on obtiendra la section illustrée par la fig. 7, dans laquelle les bandes jaunes 3 et vertes 4 ne sont pas jointives, mais séparées par des bandes 33 formées par la matière de base 2 apparaissant à la surface.
Il suffit donc d'utiliser une matière de base colorée, avec la même tête d'extrusion 10, pour produire un élément profilé dont la surface comporte des bandes de trois couleurs différentes.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais peut faire l'objet de multiples variantes en ce qui concerne aussi bien la construction que les diverses utilisations pour la fabrication de toutes sortes d'éléments. Il est bien entendu que l'on peut extruder plus de deux matières colorées en plus de la matière de base, grâce à des conduits de distribution appropriés. On peut également produire des bandes hélicoïdales ou un élément de forme hélicoïdale, en montant la cartouche de distribution 15 d'une manière rotative dans le corps de la tête d'extrusion, par exemple au moyen d'une douille intermédiaire du type décrit dans la publication WO 86/07562.
La rotation peut être continue pour former des bandes hélicoïdales à pas constant, ou être oscillante pour former des bandes à pas alterné, comme il est connu de procéder pour l'extrusion des joncs rainurés pour porter des fibres optiques. Une application particulière d'une tête d'extrusion selon l'invention est la fabrication de tubes ou de profilés en matière synthétique ayant des bandes longitudinales colorées.
Une autre application intéressante est l'extrusion de gaines protectrices autour de fibres optiques ou de câbles optiques. On peut ainsi réaliser en une seule opération une gaine dont la couche intérieure a des propriétés optiques optimales, tandis que la couche extérieure présente des marques colorées offrant une large gamme de codes.
The present invention relates to an extrusion head of profiled elements of synthetic material having colored bands, comprising an outlet die defining the profile of the element, a punch arranged coaxially upstream of this die, at least two orifices of admission of respective synthetic materials supplied under pressure by separate sources, and distribution means arranged between the intake orifices and the punch to distribute the synthetic materials around the periphery of the punch.
To obtain extruded elements having colored identification bands, therefore at least two different colors on their outer surface, for example to produce an insulating sheath of an electric wire or cable, it is known to simultaneously extrude an insulating material of base, having a first color and completely surrounding the conductor, by means of a main extruder, and a synthetic material having a color different from the base material, by an auxiliary extruder and separate conduits in the extrusion head. Strips of the second color are thus formed which are embedded in the surface of the base material. However, this requires the use of a base material which is colored so that the surface bands are clearly visible by color contrast. This results in various drawbacks.
First of all, the colored material is relatively expensive compared to a natural colored material. Whenever you want to make a product with other colors, you must purge and clean the entire installation. On the other hand, the dyestuffs generally have the effect of modifying the dielectric characteristics of the material, which is troublesome in the case of the insulating sheaths of the electrical conductors.
The basic idea of the invention consists in avoiding these drawbacks by using a base material which is not colored and by simultaneously extruding, around this base material, surface strips of at least two synthetic materials colored differently. 'from each other, to cover the base material.
More particularly, the present invention provides an extrusion head of the type indicated above, characterized in that the inlet openings comprise at least one inlet opening for a basic material and at least two inlet openings for colored materials, and in that the means for distributing colored materials comprise a dispensing member having a tubular shape, an outer surface provided with at least one respective cavity for the entry of each colored synthetic material, an inner surface provided with a series of outlet orifices distributed around the periphery of this surface, and distribution conduits connecting the inlet cavities to the outlet orifices so that adjacent outlet orifices are connected to different inlet cavities.
The present invention and its advantages will be better understood with the aid of the following description of an exemplary embodiment, with reference to the appended drawings, in which:
Fig. 1 is a schematic view in axial section of an extrusion head according to the invention, the section being taken along the lines I-I of FIGS. 3 and 4,
fig. 2 is an exploded view showing in perspective two of the parts of this head, namely a distribution cartridge and a distribution socket,
fig. 3 is a schematic view in partial cross section along line III-III of FIG. 1,
fig. 4 is a schematic view in partial cross section along the line IV-IV of FIG. 1, and figs. 5 to 7 show in cross section different elements which can be extruded by means of a head of this kind.
The embodiment illustrated by the figures relates to the manufacture of an electrical conductor by extruding an insulating sheath around a metal wire 1. This insulating sheath comprises a first layer 2 which completely surrounds the wire 1 and which is made of a synthetic material called here basic material. This layer represents most of the thickness and the cross section of the sheath. On this first layer, the sheath comprises on the outside a second layer formed by several colored longitudinal bands, the colors being arranged alternately. In the example illustrated here, four bands 3 of yellow color are provided which are arranged symmetrically around the circumference of the sheath and between which four bands 4 of green color are inserted, to form a conductor indicated by the conventional yellow / green code .
In this way, the base material can be completely covered by colored bands 3 and 4 which are contiguous as shown in Figs. 5 and 6 and its color can be any. In particular, a base material can be used, the composition of which is optimal from the point of view of its dielectric and / or mechanical characteristics, without the addition of coloring matter. As this uncoloured basic material costs less than a colored material and constitutes the major part of the volume of the sheath, this results in a significant reduction in the overall cost of the materials used in the manufacture of the conductor. In addition, in the case described here of an electrical insulation sheath, the gain made on the insulation properties allows a slight reduction in the diameter of the sheath, that is to say a gain on the weight, the volume and cost of the finished product.
However, it is understood that the present invention also relates to the cases where it is desired to use a colored base material.
The extrusion head illustrated diagrammatically by FIGS. 1 to 4 and generally designated by the reference 10 essentially comprises a body 11 provided with three intake orifices 12, 13 and 14, a distribution cartridge 15 mounted inside the body 11, a distribution sleeve 16 provided with a die 17 and mounted coaxially in the cartridge 15, and a central punch 18 which is also mounted coaxially in the cartridge 15 and which is provided with a central passage for the wire 1, so as to serve as a wire guide. The die 17 and the punch 18 can be constructed in various ways and are not described here in detail. In particular, the die 17 can be formed directly in the socket 16, or be constituted by an insert in this socket.
The parts 15 to 18 are held in the body 11 in a known manner, using front plates 19 and 20.
The intake ports 12, 13 and 14 are arranged radially in the present case. The orifice 12 is located in the rear part of the head 10 and it is connected to a main extruder providing a relatively large flow rate of non-colored synthetic material 22. This flow of material is conventionally distributed around the entire periphery of the punch 18 by means of suitable conduits arranged in the dispensing cartridge 15, to then flow convergently on the conical anterior surface 18a of the punch, then completely coat the wire 1. The inlet orifices 13 and 14 are located in the part front of the head 10 and they are offset axially with respect to each other. As shown in fig. 3 and 4, they are also angularly offset by 45 DEG, for a reason which will appear later.
The orifice 13 is connected to an auxiliary extruder providing a relatively low flow rate of colored synthetic material 23, for example yellow, and likewise the orifice 14 is connected to a similar auxiliary extruder delivering colored material 24, for example green. The dispensing cartridge 15 is provided with respective dispensing conduits for dividing these two flows of colored materials in a symmetrical manner with respect to the longitudinal axis of the head 10 and of the wire 1, while the dispensing sleeve 16 comprises distribution channels intended to distribute around the base material 22 all of these divided flows.
The colored material distribution pipes 23 and 24 appear in FIGS. 1 to 4 and they include the following elements, among which similar elements have the same reference numbers but are assigned the letter b for the conduits intended for the yellow material 23, and the letter c for the conduits intended for the material green 24. Two respective inlet cavities 25 are formed in the outer surface of the dispensing cartridge 15, opposite the inlet orifices 13, 14. Each of the cavities 25 is connected to four respective oblique bores 26 passing through the bush 15 , by means of a network of grooves 27 arranged symmetrically with respect to the cavity 25 and having bifurcations 28 preferably situated at equal distance from the bores 26 which correspond to them.
On a cylindrical inner surface 29 of the sleeve 15, the bores 26 open in the present case by eight outlet orifices 30 which are regularly distributed over a circle, that is to say lie in the same radial plane and are spaced angularly 45 DEG, the holes 30b provided for one color being alternated with the holes 30c provided for the other color. On the other hand, the inlet orifices of the bores 26b and 26c may be in different radial planes, the bores then being oblique with respect to the longitudinal axis as seen in FIG. 1. The symmetrical arrangement of each of the distribution networks obviously makes it possible to ensure a material flow rate equal to each outlet orifice 30.
The realization of these symmetrical networks by means of grooves 27 and bores 26 constitutes a particularly simple and inexpensive construction, while allowing safe operation and easy cleaning. In addition, their nested arrangement allows them to occupy a short length of the cartridge 15. The two networks have identical flow characteristics, which makes it possible to easily obtain at the outlet orifices 30 flow rates which are equal for both colors. Thanks to the angular offset between the intake orifices 23 and 24, each network of grooves 27 has a symmetrical shape and the auxiliary extruders can be conveniently connected to the head 10.
The distribution sleeve 16 has a generally cylindrical shape and its rear face has, in this example, a conical cavity placed opposite the conical tip 18a of the punch. Eight distribution channels 31 are provided on its peripheral surface which are identical and symmetrically distributed around the sleeve. The anterior ends of the channels 31 are opposite the outlet orifices 30b, 30c, while their outlets are flared and contiguous along the rear edge of the sleeve, so that the two flows of colored materials 23 and 24 form a vein continuous 32 (fig. 1) injected from the outside into the passage of the base material 22 to form around this material a second continuous layer.
With this construction, if the respective flow rates of the colored materials 23 and 24 are equal, the section illustrated in FIG. 5, in which the colored bands 3 and 4 all have the same width. If, for example, the flow rate of the yellow material 23 is increased, the yellow bands 3 will be wider than the green bands 4. Another possibility of obtaining more or less wide bands is given by the use of a socket with different flares. If a socket similar to socket 16 is used, but with distribution channels whose outlets are not contiguous, the section illustrated in FIG. 7, in which the yellow 3 and green 4 bands are not contiguous, but separated by bands 33 formed by the base material 2 appearing on the surface.
It therefore suffices to use a colored base material, with the same extrusion head 10, to produce a profiled element whose surface has strips of three different colors.
The invention is not limited to the embodiment described above, but can be the subject of multiple variants as regards both the construction and the various uses for the manufacture of all kinds of elements. It is understood that it is possible to extrude more than two colored materials in addition to the base material, by means of suitable distribution conduits. It is also possible to produce helical bands or an element of helical shape, by mounting the dispensing cartridge 15 in a rotatable manner in the body of the extrusion head, for example by means of an intermediate sleeve of the type described in the publication WO 86/07562.
The rotation can be continuous to form helical bands with constant pitch, or be oscillating to form bands with alternating pitch, as it is known to proceed for the extrusion of grooved rods to carry optical fibers. A particular application of an extrusion head according to the invention is the manufacture of tubes or profiles of synthetic material having colored longitudinal bands.
Another interesting application is the extrusion of protective sheaths around optical fibers or optical cables. It is thus possible to produce in a single operation a sheath whose inner layer has optimal optical properties, while the outer layer has colored marks offering a wide range of codes.