Tête d'extrusion pour tubes en matière plastique expansée Extrusion head for expanded plastic tubes
La présente invention concerne une tête d'extrusion pour la fabrication de tubes comprenant au moins une couche en matière plastique expansée. La présente invention concerne également un procédé de fabrication de tels tubes. Les tubes (et de manière générale, les objets cylindriques) ayant au moins une couche de matière plastique expansée présentent l'intérêt, par rapport à des tubes en matière plastique non expansée, d'être plus légers et donc, plus économiques. En outre, la couche de matière plastique expansée peut assurer une fonction d'isolant thermique et/ou phonique, de revêtement protecteur etc.. De nombreuses tentatives ont été réalisées dans le passé pour optimiser le taux d'expansion de la matière plastique ainsi que les propriétés mécaniques des tubes obtenus et ce notamment en adaptant la tête d'extrusion de (co)extrusion. La plupart de ces têtes d'extrusion sont munies d'un dispositif de chauffage unique, éventuellement commun à toutes les couches dans le cas des têtes de ι coextrusion, ce qui rend leur optimisation malgré tout difficile. Les brevets US 4,484,883 et US 5,069,612 décrivent des têtes de coextrusion non spécifiques à des matières plastiques expansées, mais qui peuvent être utilisées pour de telles matières, et qui présentent l'avantage d'une régulation de température indépendante pour chaque couche à extrader. Toutefois, au sein d'une même couche, la température est homogène puisqu'il n'y a qu'un dispositif de régulation thermique par couche. De telles têtes d'extrusion conviennent pour des matières plastiques non linéaires (LDPE) et/ou pas ou peu cristallines (PS, PNC, PCL), ou de manière plus générale : pour des matières plastiques ayant une gamme de température de mise en œuvre en expansion suffisamment large. Par contre, dans le cas de matières plastiques linéaires et semi-cristallines telles que le HDPE ou le PP, les désenchevêtrements moléculaires qui se produisent à l'expansion sont susceptibles de mener à la déchirure du flux de matière si la température matière est trop élevée. En outre, de telles têtes d'extrusion sont difficiles à optimiser puisque pour éviter l'expansion de la matière plastique en leur sein, et une expansion anarchique à la sortie de la filière, elles ne peuvent pas être trop chauffées, alors que si elles ne le sont pas suffisamment, la viscosité de la matière plastique est trop importante et cette dernière risque de se figer au niveau de la filière.
En conséquence, la présente invention a pour objet une tête d'extrusion pour la fabrication de tubes comprenant au moins une couche en matière plastique expansée facile à optimiser et à réguler et permettant d'obtenir des tubes ayant de bonnes propriétés mécaniques et présentant une grande régularité de morphologie cellulaire en surface et au cœur, quel que soit le type de matière plastique envisagée. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de tubes en matière plastique expansée utilisant une telle tête d'extrusion, ainsi qu'un procédé de fabrication de feuilles à partir de tels tubes, par découpe le long d'une de leurs génératrices. . La présente invention concerne donc une tête d'extrusion pour la fabrication de tubes comprenant au moins une couche en matière plastique expansée par extrusion d'un flux de matière plastique fondue comprenant un agent d'expansion à travers une section de passage annulaire pratiquée dans, la tête d'extrusion et dans laquelle le flux de matière plastique fondue comprenant l'agent d'expansion se distribue circonférentiellement et se soude sur lui-même par recombinaison des deux fronts du flux, la dite tête d'extrusion étant munie d'un dispositif de régulation thermique spécifique permettant le réchauffement ou le refroidissement de la matière plastique fondue comprenant l'agent d'expansion après la recombinaison des fronts du flux. Par tube, on entend désigner tout objet cylindrique tel qu'un tuyau ; une paraison d'un flacon ; une enveloppe tabulaire qui par découpe, va donner une feuille ; une gaine de câble...The present invention relates to an extrusion head for the manufacture of tubes comprising at least one layer of expanded plastic. The present invention also relates to a method of manufacturing such tubes. Tubes (and in general, cylindrical objects) having at least one layer of expanded plastic material have the advantage, compared to tubes of non-expanded plastic material, of being lighter and therefore more economical. In addition, the layer of expanded plastic material can provide a function of thermal and / or sound insulation, protective coating, etc. Many attempts have been made in the past to optimize the expansion rate of the plastic material as well as the mechanical properties of the tubes obtained, in particular by adapting the (co) extrusion extrusion head. Most of these extrusion heads are provided with a single heating device, possibly common to all the layers in the case of coextrusion heads, which makes their optimization nevertheless difficult. US Patents 4,484,883 and US 5,069,612 describe coextrusion heads not specific to expanded plastics, but which can be used for such materials, and which have the advantage of independent temperature regulation for each layer to be extruded. However, within the same layer, the temperature is uniform since there is only one thermal regulation device per layer. Such extrusion heads are suitable for non-linear plastics (LDPE) and / or not or not very crystalline (PS, PNC, PCL), or more generally: for plastics having a processing temperature range expanding sufficiently wide. On the other hand, in the case of linear and semi-crystalline plastics such as HDPE or PP, the molecular tangles that occur during expansion are likely to lead to the tearing of the material flow if the material temperature is too high . In addition, such extrusion heads are difficult to optimize since to avoid the expansion of the plastic material within them, and an uncontrolled expansion at the outlet of the die, they cannot be overheated, whereas if they are not enough, the viscosity of the plastic is too high and the latter may freeze at the die. Consequently, the subject of the present invention is an extrusion head for the manufacture of tubes comprising at least one layer of expanded plastics material which is easy to optimize and regulate and which makes it possible to obtain tubes having good mechanical properties and having a high regularity of cell morphology on the surface and in the heart, whatever the type of plastic material envisaged. The present invention also relates to a method of manufacturing expanded plastic tubes using such an extrusion head, as well as a method of manufacturing sheets from such tubes, by cutting along one of their generatrices . . The present invention therefore relates to an extrusion head for the manufacture of tubes comprising at least one layer of expanded plastic material by extrusion of a flow of molten plastic material comprising an expanding agent through an annular passage section made in, the extrusion head and in which the flow of molten plastic material comprising the blowing agent is distributed circumferentially and is welded on itself by recombination of the two fronts of the flow, said extrusion head being provided with a specific thermal regulation device allowing the heating or cooling of the molten plastic material comprising the blowing agent after the recombination of the fronts of the flow. By tube is meant any cylindrical object such as a pipe; a parison of a bottle; a tabular envelope which by cutting, will give a sheet; a cable sheath ...
Par tête d'extrusion selon la présente invention, on entend désigner un ensemble de blocs métalliques et un noyau comprenant une voie de passage pour au moins un flux de matière plastique fondue sortant d'une extrudeuse. Un tel ensemble comprend généralement au moins un bloc pour la répartition de la matière sous forme d'un flux annulaire (ou distributeur), et dans le cas d'une tête de coextrusion, il comprend généralement au moins un distributeur par couche de matière. La tête d'extrusion selon la présente invention est généralement suivie d'un bloc de sortie appelé filière. Le distributeur et la filière, le cas échéant, sont traversés de part en part par un orifice cylindrique qui détermine avec le noyau, une section de passage annulaire pour la matière plastique fondue. Le flux de matière plastique fondue qui est alimenté à la tête d'extrusion selon la présente invention par une ouverture adéquate, est généralement un flux cylindrique plein de matière plastique sous pression. Dans le cas d'une tête de coextrusion, il y a généralement autant d'orifices d'alimentation que de flux de matière cylindrique.
La matière plastique selon la présente invention est de préférence une matière plastique extrudable ou thermoplastique. Cette résine peut être de toute nature, cristalline ou amorphe. Il peut s'agir de matières plastiques dites de commodité, telles que les polyoléfines (PE, PP) ou le PNC. Il peut également s'agir de matières plastiques dites de spécialité, telles que les résines fluorées, et en particulier, le PNDF ; la polycaprolactone (PCL)... Il s'agit de préférence de matières plastiques semi-cristallines telles que le PP, le HDPE (modifié (par exemple avec un silane) ou non), le PNDF ou la PCL. Ces résines peuvent inclure des charges (fibreuses, particulaires...) et des additifs usuels divers tels que des plastifiants, ignifugeants, stabilisants...The term “extrusion head” according to the present invention is intended to denote a set of metal blocks and a core comprising a passageway for at least one stream of molten plastic material leaving an extruder. Such an assembly generally comprises at least one block for distributing the material in the form of an annular flow (or distributor), and in the case of a coextrusion head, it generally comprises at least one distributor per layer of material. The extrusion head according to the present invention is generally followed by an outlet block called a die. The distributor and the die, if necessary, are traversed right through by a cylindrical orifice which determines with the core, an annular passage section for the molten plastic. The flow of molten plastic material which is supplied to the extrusion head according to the present invention through an adequate opening, is generally a cylindrical flow full of plastic material under pressure. In the case of a coextrusion head, there are generally as many feed orifices as there are cylindrical material flows. The plastic according to the present invention is preferably an extrudable or thermoplastic plastic. This resin can be of any kind, crystalline or amorphous. These may be so-called convenience plastics, such as polyolefins (PE, PP) or PNC. It can also be so-called specialty plastics, such as fluorinated resins, and in particular PNDF; polycaprolactone (PCL) ... It is preferably semi-crystalline plastics such as PP, HDPE (modified (for example with a silane) or not), PNDF or PCL. These resins can include fillers (fibrous, particulate, etc.) and various usual additives such as plasticizers, flame retardants, stabilizers, etc.
L'agent d'expansion selon la présente invention peut être de tout type connu. Il peut s'agir d'un agent d'expansion dit « physique », c'est-à-dire d'un gaz dissous dans la matière plastique sous pression et qui provoque son expansion lors de la détente à la sortie de l'extrudeuse. Des exemples de tels gaz sont le CO2, l'azote, la vapeur d'eau, les HFC (tel que le SOLKAΝE® XG87), les hydrocarbures (tels que le butane et le pentane) ou un mélange de ceux-ci. Il peut également s'agir d'un agent d'expansion dit « chimique », c'est-à-dire d'une substance (ou un mélange de substances) dissoute ou dispersée dans la matière plastique et qui, sous l'effet de la température, libère le ou les gaz qui serviront à l'expansion de la matière plastique. Des exemples de telles substances sont l'azodicarbonamide, un mélange de bicarbonate de sodium et d'acide citrique... La section de passage annulaire pratiquée dans la tête d'extrusion selon la présente invention est de préférence précédée par un dispositif d'égalisation qui se situe après l'ouverture d'alimentation de la tête d'extrusion. Ce dispositif peut être de tout type connu. Il s'agit toutefois généralement d'une gorge torique qui agit comme réservoir pour fournir un flux de matière constant et régulier à la section de passage annulaire, et qui présente donc une section plus importante que celle-ci. Cette gorge torique présente généralement une section non constante, qui. décroît de l'entrée de la matière vers le point de recombinaison des fronts du flux, de. manière à équilibrer le profil des vitesses de la matière après recombinaison. Dans ce cas, la recombinaison des fronts du flux a lieu dans la gorge et donc, selon l'invention, le flux de matière n'est refroidi qu'après le passage dans cette gorge.The blowing agent according to the present invention can be of any known type. It can be a so-called “physical” blowing agent, that is to say a gas dissolved in the plastic under pressure and which causes its expansion during expansion at the outlet of the extruder. Examples of such gases are CO 2 , nitrogen, water vapor, HFCs (such as SOLKAΝE ® XG87), hydrocarbons (such as butane and pentane) or a mixture thereof. It can also be a so-called "chemical" blowing agent, that is to say a substance (or a mixture of substances) dissolved or dispersed in the plastic material and which, under the effect temperature, releases the gas or gases which will be used to expand the plastic. Examples of such substances are azodicarbonamide, a mixture of sodium bicarbonate and citric acid, etc. The annular passage section made in the extrusion head according to the present invention is preferably preceded by an equalizing device. which is located after the feed opening of the extrusion head. This device can be of any known type. However, it is generally a toroidal groove which acts as a reservoir to provide a constant and regular material flow to the annular passage section, and which therefore has a larger section than this. This toric groove generally has a non-constant section, which. decreases from the entry of the material towards the point of recombination of the fronts of the flow, of. so as to balance the velocity profile of the material after recombination. In this case, the recombination of the fronts of the flow takes place in the groove and therefore, according to the invention, the flow of material is cooled only after passing through this groove.
Le dispositif de régulation thermique de la tête d'extrusion selon la présente invention est de tout type connu. Il s'agit d'un dispositif permettant le refroidissement ou le chauffage de la matière plastique. Ce dispositif combine
généralement un dispositif de chauffage externe tel qu'un collier chauffant (résistance électrique ou double enveloppe avec fluide thermique) enserrant la tête d'extrusion, et un dispositif de chauffage interne. Un tel dispositif utilise avantageusement un fluide thermique, qui peut être de l'huile par exemple. En conséquence, la tête d'extrasion selon la présente invention comprend de préférence au moins un canal pour la circulation interne d'un tel fluide. Avantageusement, il comprendra deux canaux pour permettre le refroidissement des deux faces de la couche à expanser.The thermal regulation device of the extrusion head according to the present invention is of any known type. It is a device for cooling or heating the plastic. This device combines generally an external heating device such as a heating collar (electrical resistance or double jacket with thermal fluid) enclosing the extrusion head, and an internal heating device. Such a device advantageously uses a thermal fluid, which can be oil for example. Consequently, the extraction head according to the present invention preferably comprises at least one channel for the internal circulation of such a fluid. Advantageously, it will include two channels to allow the cooling of the two faces of the layer to be expanded.
Le dispositif de régulation thermique spécifique assure de préférence une température proche de la température de fusion de la matière plastique à expanser (Tf) au sein de la matière plastique fondue comprenant l'agent d'expansion. Cette température est avantageusement d'au plus Tf + 30°C, voire d'au plus Tf + 10 °C . Cette température n'est généralement pas inférieure à Tf, et de préférence pas inférieure à Tf+ 5°C. L'expansion de la matière plastique est de préférence réalisée après la sortie de la filière qui est disposée juste après la tête d'extrasion selon la présente invention. A cet effet, la section de passage annulaire de la tête d'extrasion selon la présente invention est avantageusement rétrécie juste avant l'ouverture par laquelle la matière plastique fondue comprenant l'agent d'expansion quitte la tête d'extrusion. Ce rétrécissement permet de créer une contre-pression suffisante et d'éviter la pré-expansion dans la filière même. Alternativement, ce rétrécissement de section peut avoir lieu dans la filière qui suit la tête d'extrasion. Ce rétrécissement se fait de préférence par ajustement de l'épaisseur du noyau. La tête d'extrasion selon la présente invention est constituée d'un ou de plusieurs matériaux de résistance mécanique et thermique adaptée. Il s'agit généralement au moins en partie de métaux qui peuvent être purs ou sous forme d'alliages. On peut citer à titre d'exemple les aciers inoxydables traités thermiquement pour en augmenter la dureté. La tête d'extrasion selon la présente invention peut également inclure des éléments à résistance thermique faible tels que des alliages Cu-Be (pour améliorer l'échange thermique entre le fluide thermique et la matière plastique à expanser). La tête d'extrasion selon la présente invention peut également inclure des céramiques ou des poches d'air comme éléments isolants. Selon une variante préférée, la tête d'extrasion selon la présente invention est telle que toutes les surfaces qui entrent en contact avec la matière à expanser
favorisent le glissement de cette matière et évitent les ruptures d'écoulement. Un revêtement glissant, par exemple en résine Téflon , sur ces surfaces convient bien à cet effet.The specific thermal regulation device preferably ensures a temperature close to the melting temperature of the plastic material to be expanded (T f ) within the molten plastic material comprising the blowing agent. This temperature is advantageously at most T f + 30 ° C, or even at most T f + 10 ° C. This temperature is generally not lower than Tf, and preferably not lower than Tf + 5 ° C. The expansion of the plastic material is preferably carried out after the exit from the die which is arranged just after the extraction head according to the present invention. To this end, the annular passage section of the extraction head according to the present invention is advantageously narrowed just before the opening through which the molten plastic comprising the blowing agent leaves the extrusion head. This narrowing makes it possible to create sufficient back pressure and to avoid pre-expansion in the die itself. Alternatively, this narrowing of section can take place in the die which follows the extraction head. This narrowing is preferably done by adjusting the thickness of the core. The extraction head according to the present invention consists of one or more materials of suitable mechanical and thermal resistance. They are generally at least partly metals which can be pure or in the form of alloys. By way of example, mention may be made of heat treated stainless steels to increase their hardness. The extraction head according to the present invention can also include elements with low thermal resistance such as Cu-Be alloys (to improve the heat exchange between the thermal fluid and the plastic to be expanded). The extraction head according to the present invention can also include ceramics or air pockets as insulating elements. According to a preferred variant, the extraction head according to the present invention is such that all the surfaces which come into contact with the material to be expanded promote the sliding of this material and avoid flow breaks. A sliding coating, for example made of Teflon resin, on these surfaces is suitable for this purpose.
La tête d'extrasion selon la présente invention peut servir à Fextrasion de tubes monocouches de matière plastique expansée. Avantageusement, cette tête d'extrusion servira à la coextrusion et permettra l'application d'au moins une autre couche de matière plastique expansée ou non expansée à l'intérieur et/ou à l'extérieur de la couche de matière plastique expansée. Ces couches peuvent avoir pour but d'augmenter la résistance mécanique et/ou chimique, l'aspect de surface, la rugosité, F isolation thermique ou phonique... La matière plastique constitutive de ces couches peut être identique à celle de la matière plastique expansée, mais elle est généralement différente. Il peut également s'agir de matière plastique recyclée. Ces couches peuvent également contenir des matières de charge et/ou des additifs usuels divers tels que décrits précédemment pour la couche de matière plastique expansé. La tête d'extrasion selon la présente invention convient donc particulièrement bien pour fabriquer des tubes multicouches comprenant au moins une couche en matière plastique expansée et au moins une couche en matière plastique non expansée. De préférence, la couche de matière plastique non expansée est également réchauffée ou refroidie par un dispositif de régulation thermique spécifique. Une tête de coextrusion constituée de blocs régulés indépendamment en température par des dispositifs spécifiques est particulièrement avantageuse. Ces blocs sont de préférence isolés entre eux par des moyens adéquats. Ils peuvent à cet effet être séparés par des zones de vide. De préférence, ces blocs sont conçus de manière telle qu'ils permettent le refroidissement de la ou des couches adjacentes à la couche de • matière plastique expansée (ceci afin d'éviter de perdre le bénéfice du refroidissement de cette dernière). Le dispositif de refroidissement de la couche de matière plastique expansée est avantageusement disposé de manière telle qu'il assure également le refroidissement des couches adjacentes. Cette manière de procéder permet d'éviter que la couche expansée ne se réchauffe au contact des autres couches et donc, de perdre au moins en partie le bénéfice de son refroidissement.The extraction head according to the present invention can be used for the extraction of monolayer tubes of expanded plastic. Advantageously, this extrusion head will be used for coextrusion and will allow the application of at least one other layer of expanded or unexpanded plastic material inside and / or outside the layer of expanded plastic material. The purpose of these layers may be to increase the mechanical and / or chemical resistance, the surface appearance, the roughness, the thermal or sound insulation, etc. The plastic material constituting these layers may be identical to that of the plastic material. expanded, but is generally different. It can also be recycled plastic. These layers may also contain fillers and / or various usual additives as described above for the layer of expanded plastic. The extraction head according to the present invention is therefore particularly suitable for manufacturing multilayer tubes comprising at least one layer of expanded plastics material and at least one layer of unexpanded plastics material. Preferably, the layer of unexpanded plastic material is also heated or cooled by a specific thermal regulation device. A coextrusion head made up of blocks independently regulated in temperature by specific devices is particularly advantageous. These blocks are preferably isolated from each other by suitable means. To this end, they can be separated by vacuum zones. Preferably, these blocks are designed such that they allow the cooling or layers adjacent to the layer of foamed plastic • (in order to avoid losing the benefit of the cooling of the latter). The device for cooling the layer of expanded plastics material is advantageously arranged in such a way that it also cools the adjacent layers. This way of proceeding makes it possible to prevent the expanded layer from heating up in contact with the other layers and therefore, at least partially to lose the benefit of its cooling.
Dans le cas où le tube comprend une couche externe en matière plastique non expansée, cette couche n'est avantageusement pas refroidie de manière . excessive dans la tête d'extrusion. En effet, un refroidissement excessif pourrait avoir pour conséquence de trop figer cette couche et ce faisant, d'inhiber
l'expansion de la couche interne. La couche externe en matière plastique non expansée sera de préférence appliquée à la structure multicouche juste avant la sortie de la tête d'extrasion. Sa viscosité sera adaptée pour pouvoir permettre l'expansion optimale de la couche de matière plastique expansée. La présente invention est illustrée de manière non limitative par la figure 1.In the case where the tube comprises an external layer of unexpanded plastic, this layer is advantageously not cooled in such a way. excessive in the extrusion head. In fact, excessive cooling could have the effect of freezing this layer too much and in doing so, inhibiting the expansion of the inner layer. The external layer of unexpanded plastic material is preferably applied to the multilayer structure just before the exit of the extraction head. Its viscosity will be adapted to allow optimal expansion of the layer of expanded plastic. The present invention is illustrated in a nonlimiting manner by FIG. 1.
Cette figure représente une coupe longitudinale (parallèle à l'axe) dans une tête d'extrasion de coextrusion prévue pour extrader un tube bicouche avec une couche interne en matière plastique non expansée et une couche externe en matière plastique expansée. Le flux de matière plastique cylindrique qui contient l'agent d'expansion (1) et qui sort de l'extradeuse (non représentée) débouche dans une gorge torique (2) où il se répartit circonférentiellement de manière à recombiner ses deux fronts au point (2'). La section de la gorge est plus faible au point (2') qu'au point (2) de manière à équilibrer le front des vitesses de la matière qui sort de la gorge tout le long de la circonférence (suite à la perte de charge observée tout le long du parcours de la matière dans la gorge). La tête d'extrasion comprend des cavités (3) destinées à contenir l'huile pour le refroidissement de la matière à expanser après recombinaison des fronts du flux, ainsi que pour le refroidissement de la couche de matière plastique non expansée (7) du côté où elle se soude à la couche à expanser. Cette manière de procéder permet d'éviter que la couche de matière plastique non expansée, trop chaude, ne vienne interférer sur le refroidissement de la couche à expanser. Des zones de vide (4) sont prévues pour isoler les blocs chauffés par des colliers chauffants (5) des blocs refroidis à l'huile. Le diamètre de F orifice annulaire qui s'étend à partir de la gorge décroît au fur et à mesure que la matière plastique s'écoule de la gorge vers le noyau (6) et rejoint le flux de matière plastique non expansée (7) qui forme la couche interne du tube. La section de l'orifice annulaire se rétrécit et est minimale au point (8) et jusqu'à la sortie de la filière (10), de manière à assurer une contre-pression empêchant l'expansion de la couche externe dans la filière. Le contrôle de la température interne de la tête de coextrasion à l'endroit du refroidissement est assurée par un thermocouple(9). Les tubes obtenus par le procédé selon la présente invention trouvent leur application dans des domaines divers tels que le transport des eaux usées. Dans ce cas, il s'agit par exemple de tubes ayant une couche intérieure en PE non expansé et une couche extérieure en PE expansé qui assure la résistance du tube aux cailloux présent dans le sol où ces tubes sont enfouis. Il peut également s'agir de tubes en PE destinés à véhiculer de l'eau chaude pour chauffage
notamment et qui sont isolés thermiquement par une couche externe en PE expansé.This figure represents a longitudinal section (parallel to the axis) in a coextrusion extraction head provided for extruding a two-layer tube with an internal layer of unexpanded plastic and an outer layer of expanded plastic. The flow of cylindrical plastic material which contains the blowing agent (1) and which leaves the extradeuse (not shown) opens into a toric groove (2) where it is distributed circumferentially so as to combine its two fronts at the point (2 '). The section of the groove is smaller at point (2 ') than at point (2) so as to balance the velocity front of the material which leaves the throat all along the circumference (following the pressure drop observed all along the path of the material in the throat). The extraction head comprises cavities (3) intended to contain the oil for cooling the material to be expanded after recombination of the fronts of the flow, as well as for cooling the layer of unexpanded plastic material (7) on the side where it is welded to the layer to be expanded. This procedure makes it possible to prevent the layer of unexpanded plastic material, which is too hot, from interfering with the cooling of the layer to be expanded. Vacuum zones (4) are provided for isolating the blocks heated by heating collars (5) from the oil-cooled blocks. The diameter of the annular orifice which extends from the groove decreases as the plastic material flows from the groove towards the core (6) and joins the flow of unexpanded plastic material (7) which forms the inner layer of the tube. The section of the annular orifice narrows and is minimal at point (8) and up to the exit of the die (10), so as to ensure a back pressure preventing the expansion of the external layer in the die. The internal temperature of the coextrusion head at the place of cooling is controlled by a thermocouple (9). The tubes obtained by the process according to the present invention find their application in various fields such as the transport of waste water. In this case, these are for example tubes having an inner layer of unexpanded PE and an outer layer of expanded PE which ensures the resistance of the tube to stones present in the soil where these tubes are buried. It can also be PE tubes intended to convey hot water for heating in particular and which are thermally insulated by an outer layer of expanded PE.
Ainsi qu'expliqué précédemment, par tube on entend tout objet cylindrique creux. Ainsi, il peut s'agir de la gaine d'un câble électrique, par exemple à base de PNDF expansé. Il peut également s'agir de feuilles obtenues par découpe de ces cylindres selon une de leurs génératrices et qui trouvent leur application dans la décoration, 1 ' automobile, le bâtiment.As explained above, by tube is meant any hollow cylindrical object. Thus, it may be the sheath of an electric cable, for example based on expanded PNDF. It can also be sheets obtained by cutting these cylinders according to one of their generatrices and which find their application in decoration, one automobile, building.
Une application intéressante de la présente invention consiste en l'isolation phonique dans le domaine de l'automobile. La présente invention est également illustrée de manière non limitative par les exemples 1 à 3 détaillés ci-après. Dans chacun de ces exemples, deux tubes bicouches de diamètres internes 32 mm et de diamètres externes 40 mm ont été extradés dans des conditions identiques. Ces tubes comportent :An interesting application of the present invention consists in sound insulation in the automotive field. The present invention is also illustrated in a nonlimiting manner by Examples 1 to 3 detailed below. In each of these examples, two bilayer tubes with internal diameters 32 mm and external diameters 40 mm were extradited under identical conditions. These tubes include:
1. une couche interne d'une épaisseur de 1 mm à base de résine non expansée pour tubes : la résine ELTEX® TU B 125, un HDPE de SOLNAY, d'un1. an internal layer with a thickness of 1 mm based on unexpanded resin for tubes: ELTEX ® TU B 125 resin, HDPE from SOLNAY,
MI 2.16 (Melt Index sous 2.16 kg selon la norme ISO 1133) inférieur à 0.15 g/10min, de MI 5 égal à 0.48 g/10min, de largeur de distribution de masses moléculaires moyenne et d'une densité égale à 952 kg/m3 MI 2.16 (Melt Index under 2.16 kg according to ISO 1133) less than 0.15 g / 10 min, MI 5 equal to 0.48 g / 10 min, average molecular weight distribution width and a density equal to 952 kg / m 3
2. une couche externe d'une épaisseur de 3 mm à base de résine expansée qui est :2. an outer layer with a thickness of 3 mm based on expanded resin which is:
- pour un tube, la résine HE 1102 de BOREALIS, une résine HDPE développée pour l'application d'extrasion-moussage et contenant déjà un agent nucléant, qui présente un MI 2.16 de 5 g/10min et une densité de 950 kg/m3 - pour l'autre tube, la résine ELTEX® A4040 de SOLNAY, une résine HDPE non destinée à l'expansion et présentant un MI 2.16 de 4 g/10min et une densité de 944 kg/m3 . Les tubes extradés sont refroidis à l'air libre et la mousse peut donc s'expanser librement dans chaque cas. Exemple comparatif 1- for a tube, HE 1102 resin from BOREALIS, an HDPE resin developed for the extrusion-foaming application and already containing a nucleating agent, which has an MI 2.16 of 5 g / 10 min and a density of 950 kg / m 3 - for the other tube, the resin of ELTEX ® A4040 SOLNAY, a HDPE resin not intended for expansion and having an MI of 2.16 to 4 g / 10min and a density of 944 kg / m 3. The extruded tubes are cooled in the open air and the foam can therefore expand freely in each case. Comparative example 1
Les tubes ont été extradés à l'aide d'une filière classique, munie d'un dispositif de régulation thermique unique réglé à 180°C. L'écart de densité entre la résine pour expansion et la résine standard est relativement important : 30 %. Le type de régulation de température ne convient pas à la résine standard qui présente l'aspect d'une résine trop expansée ayant des cellules irrégulières.
Exemple comparatif 2The tubes were extradited using a conventional die, fitted with a unique thermal regulation device set at 180 ° C. The density difference between the expansion resin and the standard resin is relatively large: 30%. The type of temperature control is not suitable for standard resin which has the appearance of an over-expanded resin with irregular cells. Comparative example 2
La technique de mise en œuvre utilisée était identique à celle décrite dans l'exemple comparatif 1 , mais la température globale de régulation était cette fois de 140 °C.The implementation technique used was identical to that described in Comparative Example 1, but the overall regulation temperature this time was 140 ° C.
L'aspect des cellules de mousse est plus régulier mais la surface du tube est plus irrégulière et présente des ruptures d'écoulement car la matière est trop refroidie en surface. De plus, la ligne de soudure des flux formée après l'entrée de la matière à expanser dans la tête de coextrusion est plus visible que dans le premier cas.The appearance of the foam cells is more regular but the surface of the tube is more irregular and has flow breaks because the material is too cooled on the surface. In addition, the weld line of the fluxes formed after the material to be expanded has entered the coextrusion head is more visible than in the first case.
Exemple 3 (conforme à l'invention)Une tête de coextrusion telle que celle représentée à la figure a été utilisée, avec la température des colliers chauffants fixée à 180 °C pour éviter les ruptures d'écoulement et la mauvaise soudure des lignes de flux; et la température des circuits d'huile fixée à 140 °C afin de refroidir la matière à expanser à la température optimale d'expansion. La distribution des cellules est régulière. Il n'y a pas de rupture d'écoulement en surface ni de ligne de soudure des flux apparente. Grâce à l'optimisation de la température d'expansion, la mousse obtenue à partir du HDPE standard est d'une qualité comparable à celle obtenue à partir de la résine développée pour le moussage. De plus, l'écart de densité entre les 2 résines s'amenuise de 30 à 16 %, ce qui est avantageux d'un point de vue économique car, bien que la densité de la mousse de résine standard soit encore supérieure à celle de la résine pour moussage, l'écart entre les deux est suffisamment réduit pour que le coût matière de la mousse soit favorable à la résine standard.
Example 3 (in accordance with the invention) A coextrusion head such as that shown in the figure was used, with the temperature of the heating collars fixed at 180 ° C. to avoid flow breaks and poor welding of the flow lines ; and the temperature of the oil circuits fixed at 140 ° C. in order to cool the material to be expanded to the optimum temperature for expansion. The distribution of cells is regular. There is no apparent surface flow break or apparent weld line. Thanks to the optimization of the expansion temperature, the foam obtained from standard HDPE is of a quality comparable to that obtained from the resin developed for foaming. In addition, the density difference between the two resins is reduced by 30 to 16%, which is advantageous from an economic point of view because, although the density of the standard resin foam is still greater than that of resin for foaming, the difference between the two is sufficiently reduced so that the material cost of the foam is favorable to the standard resin.