FR2511931A1 - Procede pour extruder des compositions thermoplastiques, notamment des mousses, comportant une etape de refroidissement entre les etapes de plastification et de passage a travers la filiere et appareil pour realiser le procede - Google Patents

Abstract

ON DECRIT UN PROCEDE ET UN APPAREIL POUR EXTRUDER DES COMPOSITIONS THERMOPLASTIQUES. CETTE TECHNIQUE CONSISTE A PLASTIFIER A CHAUD LA COMPOSITION DANS UNE EXTRUDEUSE, PUIS A REFROIDIR LA COMPOSITION DE RESINE A UNE TEMPERATURE UNIFORME AVANT DE L'ENVOYER DANS LA FILIERE D'EXTRUSION, SITUEE APRES LE DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT. LE DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT COMPREND AU MOINS UN PASSAGE INTERNE D'ECOULEMENT DE LA RESINE, UNE STRUCTURE POUR FAIRE CIRCULER UN FLUIDE DE REFROIDISSEMENT AUTOUR DE CHACUN DES PASSAGES DE RESINE, ET UN DISPOSITIF POUR MAINTENIR UN EQUILIBRE HYDRAULIQUE ENTRE L'ENTREE ET LA SORTIE DU DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT SUR LA SECTION TRANSVERSALE TOTALE DE CHACUN DES PASSAGES DE LA RESINE.

Description

-1- La'présente invention se rapporte à un procédé

et un appareil pour extruder des compositions thermo-

plastiques En particulier, la présente invention con-

cerne un procédé et un appareil d'extrusion de compo- sitions de mousses thermoplastiques Le procédé et

l'appareil décrits conviennent pour extruder des compo-

sitions contenant une majeure partie d'au moins une résine thermoplastique qui est soit de nature amorphe, soit de nature cristalline Le procédé et l'appareil sont caractérisés par des débits accrus et la production

de produits extrudés de meilleure qualité.

Selon les procédés conventionnels utilisés dans

l'industrie des plastiques pour l'extrusion de composi-

tions thermoplastiques, on introduit des billes ou des granules d'au moins une résine thermoplastique et divers additifs dans la zone d'alimentation d'une extrudeuse à vis Dans cette extrudeuse, on chauffe et on mélange la résine thermoplastique et les additifs pour former une composition pratiquement homogène, continue, fluide

et qui est poussée par la vis à travers la filière d'ex-

trusion pour produire un produit ayant la forme et les

dimensions désirées.

Lorsque la composition thermoplastique traverse l'extrudeuse, sa température s'accroit fortement à cause

de la combination des forces de compression et de ci-

saillement qui sont appliquées au matériau par l'inter-

médiaire de la vis en rotation de l'extrudeuse.

Pour une extrudeuse donnée, l'importance de l'accroissement de température varie selon la vitesse de rotation de la vis de l'extrudeuse et selon les propriétés de cisaillement de la résine thermoplastique particulière qui est traitée Bien que de la chaleur

soit souhaitable et nécessaire pour obtenir une extru-

sion satisfaisante, il faut enlever l'excès de chaleur

du matériau sortant de l'extrudeuse de manière à main-

tenir la forme et l'intégrité du produit extrudé Géné | rarement, cela est réalisé en faisant passer le produit extrudé sur des rouleaux refroidisseurs ou dans des cuves de refroidissement situées en aval de la filière -2- d'extrusion. Du fait que la température du produit extrudé sortant de la filière d'extrusion est proportionnelle à la vitesse de rotation de la vis de l'extrudeuse lors-

qu'elle fonctionne dans des conditions normales(notam-

ment un accroissement de production requiert une tem-

pérature plus élevée), les lignes d'extrusion conven-

tionnelles ont été limitées du point de vue débit de

production, par la capacité du dispositif de refroidis-

sement situé en aval de la filière d'extrusion Même si la capacité de ce dispositif de refroidissement est adéquate, le produit extrudé peut subir un choc termique

si on réduit sa température trop rapidement sur un impor-

tant gradient de température, ce qui affecterait défa-

vorablement ses propriétés mécaniques.

On a d'autre part rencontré des problèmes parti-

culiers lors de l'extrusion de compositions de mousses thermoplastiques Les extrudeuses pour compositions de mousses thermoplastiques fonctionnent généralement à des pressions élevées pour maintenir l'agent gonflant condensé jusqu'au moment o la composition sort de la

filière d'extrusion Si la température du produit ex-

pansé qui sort de la filière d'extrusion est nettement

plus élevée que celle requise pour obtenir une extru-

sion satisfaisante, l'agent gonflant peut causer une surexpansion une fois la pression relâchée, et il en résulte une rupture des cellules ainsi qu'une perte de la stabilité dimensionnelle et de l'intégrité de la

composition Si la température est trop basse, l'expan-

sion sera incomplète et on n'obtiendra que de piètres

propriétés du point de vue densité Pour certains poly-

mères, comme le polyéthylène, la tolérance de tempéra-

ture est seulement d'environ 10 C.

De plus, le problème n'est pas seulement d'ob-

tenir une température absolue spécifique, mais une température uniforme S'il existe des gradients de température dans la masse de polymère, il se produit une expansion inégale, causant de nouveau une rupture des cellules et de piètres valeurs de densité A des

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-3- débits élevés, les gradients de température apparaissent

plus fréquemment.

Par conséquent, lors de l'extrusion de produits expansés, il est extrêmement difficile d'obtenir un accroissement du débit de production pour une ligne d'extrusion, tout en ne causant pas simultanément une

détérioration des propriétés physiques du produit ré-

sultant, comme par exemple la dimension, l'uniformité et l'intégrité des cellules, et la densité du polymère

expansé De plus, ces problèmes sont encore plus pronon-

cés lorsque l'on incorpore divers additifs dans le pro-

duit expansé, comme par exemple un agent ignifugeant.

On a déjà proposé diverses solutions dans le passé pour résoudre ces problèmes Par exemple on peut

utiliser deux vis d'extrusion séparées reliées en série.

Dans cette conception, la vis de la seconde extrudeuse

agit simplement pour envoyer la composition thermo-

plastique à travers l'extrudeuse qui est munie d'une double enveloppe et qui est refroidie par la circulation d'un fluide de refroidissement Cependant, l'utilisation; d'une seconde extrudeuse de cette capacité est très coûteuse, aussi bien du point de vue équipement que du point de vue énergétique, et ne parait pas être une méthode efficace pour refroidir un produit expansé Des gradients de température apparaissent alors dans cette seconde extrudeuse parceque la chaleur est dégagée à la vis tandis que le refroidissement est appliqué de l'extérieur De plus, en fonction des pressions élevées utilisées lors de l'extrusion de mousses, on rencontre souvent des problèmes avec les joints arrières de la seconde extrudeuse Un défaut des joints arrières, peut

entraîner des dommages à l'engrenage à cause du poly-

mère qui s'échauffe, aussi bien que des fuites indésira-1

bles d'agent gonflant.

Une autre solution consiste à diminuer la vi-

tesse de rotation de la vis d'extrusion, mais cette solution représente l'antithèse d'un accroissement du

débit de production.

D'autres solutions consistent à inclure des l -4- dispositifs de refroidissement soit dans la partie située en aval de l'extrudeuse, soit conjointement avec la filière d'extrusion elle-même Cependant, ces types de filières sont très coûteux, et comme ils ne comportent pas d'éléments d'échange de chaleur efficaces, ils ne permettent pas d'obtenir un accroissement-significatif

du débit de production.

On peut encore-augmenter la-capacité du dispo sitif de refroidissement situé en aval de la filière d'extrusion Cependant cela donne lieu à des problèmes de choc thermique, comme mentionné ci-dessus, et de plus le refroidissement le plus essentiel est requis en amont de l'orifice de la filière afin que la résine puisse être extrudée dans l'intervalle de température requis Ceci est essentiel quand on extrude de la mousse.

D'autres solutions ont été réalisées pour inter-

poser un dispositif de refroidissement entre l'extrudeuse

et la filière d'extrusion Ces efforts ont en fait per-

mis d'améliorer le transfert de chaleur total ou la capacité de refroidissement de la ligne d'extrusion; cependant, ils n'ont pas réussi à résoudre le problème d'uniformité de température, comme montré, par exemple, par la nécessité d'introduire un dispositif de mélange

supplémentaire après l'échangeur de chaleur ou le dis-

positif de refroidissement De plus, bien que l'on soit parvenu à augmenter le-débit de production à l'aide de ces premières mesures, il n'a pas été possible de dépasser un certain niveau tout en maintenant un produit

expansé ayant les propriétés physiques requises.

On voit donc que, pour l'extrusion de composi-

tions thermoplastiques, il serait nécessaire de disposer d'une technique qui permette un accroissement du débit de production de l'extrudeuse tout en ne détériorant pas

les propriétés physiques du produit extrudé En parti-

culier, il est souhaitable de disposer d'une technique

pour extruder des compositions de mousses thermoplas-

tiques, à des débits de production plus élevés et ayant d'excellentes propriétés physiques De préférence, on

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- devrait atteindre ce but en utilisant une extrudeuse à

simple vis.

La présente invention a donc pour objet un procédé pour extruder des compositions thermoplastiques et no- tamment des mousses thermoplastiques à des débits plus

importants et dans une extrudeuse à simple étage ne com-

portant qu'une seule vis.

La présente invention a également pour objet un

procédé pour extruder des compositions de mousses ther-

moplastiques ayant des densités plus faibles, des di-

mensions moyennes de cellule plus petites, ainsi qu'une meilleure stabilité dimensionnelle que celles décrites

dans l'état antérieur de la technique.

La présente invention a également pour objet un appareil de préférence une extrudeuse à simple vis qui

permet non seulement d'accroître d'une manière signifi-

cative le débit de production en résines thermoplastique extrudées, mais encore d'obtenir des produits extrudés

ayant d'excellentes propriétés physiques.

La présente invention a également pour objet un appareil amélioré pour extruder des résines de mousses thermoplastiques et particulièrement celles qui' demandent un contrôle précis de la température et l'uniformité de la température, et également celles qui contiennent une

quantité appréciable d'additifs comme des agents igni-

fugeants. La présente invention a également pour objet de procurer un appareil qui permet d'obtenir des accroisse-| ments significatfs du débit de production en mousses de résines thermoplastiques sans détériorer les propriétés physiques du produit expansé comme la dimension des

cellules, l'uniformité des cellules, la densité, la ré-

sistance à la déchirure et analogues.

Le procédé de la présente invention pour extruder des compositions de résines thermoplastiques comprend

les étapes qui consistent à plastifier à chaud la com-

position de résine thermoplastique dans une extrudeuse I et la faire progresser dans le sens de l'extrusion, puisl

refroidir la composition de résine thermoplastigue, plas-

-6- tifiée à chaud, à sa sortie de l'extrudeuse, jusqu'à une

température désirée pour l'extrusion à travers une fili-

ère d'extrusion, l'étape de refroidissement consistant à envoyer la composition de résine thermoplastique, plas- tifiée à chaud, à travers au moins un passage interne d'écoulement dans un dispostif de refroidissement, à faire circuler un agent de refroidissement autour de toute la circonférence de chaque passage d'écoulement de

résine, à maintenir un équilibre hydraulique entre l'en-

trée et la sortie du dispositif de refroidissement, sur

toute la section transversale de chaque passage d'écoule-

ment, et à extruder la composition de résine thermoplas-

tique, refroidie, à travers une filière d'extrusion, qui

comprend un orifice de filière et qui est située en aval-

du dispositif de refroidissement.

Pour la production d'articles en mousse, le procédé:

comprend en plus une étape d'introduction d'agent gon-

flant dans la composition de résine pendant l'étape de

plastification à chaud.

L'appareil de la présente invention pour l'extru-

sion de compositions résineuses thermoplastiques com-

prend: -une extrudeuse pour plastifier à chaud la composition de résine thermoplastique et la faire progresser dans la direction d'extrusion;

-des moyens, situés en aval de l'extrudeuse et communi-

quant avec l'orifice de sortie de l'extrudeuse, pour re-

froidir la composition de-résine thermoplastique plasti-

fiée à chaud, sortant de l'extrudeuse, à une température uniforme désirée pour l'extrusion à travers une filière d'extrusion, ces moyens pour refroidir incluant au moins un passage d'écoulement interne pour faire passer la composition de résine thermoplastique plastifiée à chaud

depuis l'entrée jusqu'à la sortie du dispositif de re-

froidissement; -des moyens pour faire circuler un fluide de refroidisse _

ment autour de toute la circonférence de chacun des pas-

sages d'écoulement de la résine thermoplastique; -des moyens pour maintenir un équilibre hydraulique entra l'entrée et la sortie du dispositif de refroidissement sur toute la section transversale de chacun des passages d'écoulement de la résine;

-une filière d'extrusion, comprenant un orifice de fili-

ère, situé en aval du dispositif de refroidissement et

communiquant avec la sortie du dispositif de refroi-

-7-

dissement, pour recevoir la composition de résine ther-

moplastique, maintenant refroidie, pour l'extruder à

travers la filière d'extrusion.

De préférence, l'extrudeuse est constituée seu- lement d'une extrudeuse à simple vis et comprend des

moyens pour introduire un agent gonflant dans la com-

position de résine thermoplastique traversant l'extru-

deuse, en vue de former un produit expansé.

Selon un mode d'exécution de l'invention, le

dispositif de refroidissement comprend une cuve pratique-

ment cylindrique ayant trois compartiments disposés de

manière concentrique et coaxiale, dans lequel le compar-

timent intermédiaire assure la circulation de la compo-

sition thermoplastique tandis que les compartiments internes et externes assurent la circulation du fluide de refroidissement Selon le mode d'exécution, les moyens pour maintenir l'équilibre hydraulique comprennent plusieurs ouvertures équidistantes et disposées sur la circonférence de l'extrémité d'entrée du compartiment

intermédiaire et une autre série d'ouvertures équidis-

tantes disposées sur l'extrémité de sortie du comparti-

ment intermédiaire, les dernières ouvertures étant di-

mensionnées en fonction des premières pour maintenir

l'équilibre hydraulique.

Selon un autre mode d'exécution de la présente invention, le dispositif de refroidissement comprend une enveloppe adaptée pour laisser circuler un fluide de refroidissement et plusieurs tubes disposés dans cette enveloppe qui définissent une série de passages internes d'écoulement pour faire passer la composition de résine thermoplastique plastifiée à chaud Selon le mode d'exécution, les moyens pour maintenir l'équilibre hydraulique comprennent un orifice de dimension réduite situé à l'extrémité de chaque tube Ces orifices ont chacun une dimension définie par la relation suivante: Longueur de tube longueur de l'orifice =

z _ _ _ _ _ _ _ _ _: _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ = au moins en-

Diamètre de tube diamètre de l'orifice viron 25 1 et de préférence compris entre 40: 1 et 100: 1 et -8-

plus particulièrement supérieur à 50: 1.

D'autres objets et caractéristiques de la pré-

sente invention ressortiront de la description détaillée

qui est donnée ci-après en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels: les Figures l Aet 1 B représentent une vue simplifiée en perspective de deux types d'appareils, pour extruder des compositions de mousses thermoplastiques; la Figure 2 représente un agrandissement d'une vue en élévation, la coupe étant effectuée selon la ligne; 2-2 de la Figure l A; la Figure 3 représente un agrandissement d'une vue en élévation d'une section transversale du dispositif de refroidissement représenté à la Figure 2, la coupe étant effectuée selon la ligne 3-3 de la Figure l A; la Figure 4-représente un agrandissement d'une vue

en élévation de l'injecteur d'entrée préféré du disposi-

tif de refroidissement représenté dans les Figures 1-3; la Figure 5 représente un agrandissement d'une vue en élévation de l'injecteur de sortie préféré du dispositif de refroidissement représenté aux Figures 13; la Figure 6 représente un agrandissement d'une vue en

élévation d'une section longitudinale d'un autre disposi-

tif de refroidissement, comprenant une filière d'extru-

sion qui communique et qui est complètement attachée à son extrémité la plus éloignée; |

la Figure 7 représente une vue longitudinale, en éleva-

tion d'un autre dispositif de refroidissement selon l'invention; la Figure 8 représente une-vue en élévation d'une coupe

longitudinale de la partie en plaque tubulaire du dis-

positif de refroidissement représenté à la Figure 7; la Figure 9 représente une vue de profil de l'extrémité d'entrée du dispositif de refroidissement représenté à la Figure 7; la Figure 10 représente une vue de profil de l'extrémité d'entrée de la partie en plaque tubulaire du dispositif I de refroidissement représenté à la Figure 7; -9- la Figure 11 représente une vue de profil de l'extrémité de sortie du dispositif de refroidissement représenté à la Figure 7; la Figure 12 représente une vue de profil de l'extrémité de sortie de la partie en plaque tubulaire du dispositif de refroidissement représenté à la Figure 7, la Figure 13 représente un agrandissement d'une vue en élévation d'une coupe transversale de l'assemblage de la

vanne d'entrée du dispositif de refroidissement repré-

senté à la Figure 7; et la Figure 14 représente une vue de profil, isolée, d'un plateau intermédiaire qui peut être utilisé dans l'un des dispositifs de refroidissement représenté à la

Figure 7.

La Figure l A est une vue simplifiée en perspec-

tive d'un appareil d'extrusion convenant pour obtenir, par extrusion, un matériau en feuille, thermoplastique, suivant le procédé de l'invention Des billes ou des

granules d'au moins une résine thermoplastique extru-

dable, ensemble avec des additifs éventuels, tels que lubrifiants, colorants, agents ignifugeants, stabilisant' aux rayons ultra-violets, sont mélanges, placés dans une| trémie d'alimentation, puis introduits dans l'extrudeuse

10 par l'orifice d'alimentation 26.

Les résines thermoplastiques qui conviennent pouzi le procédé de la présente invention sont choisies parmi les polymères cristallins et les polymères amorphes On utilise notamment du polystyrène, du polychlorure de vinyles, des copolymères acrylonitrile-butadiène-styrène,i du polyéthylène, du polypropylène, des polyesters tels que les téréphtalates, et similaires Il est évident quel divers autres copolymères et terpolynères des polymères | cristallins et amorphes qui viennent d'être mentionnés peuvent être utilisés dans la technique de la présente invention.

L'extrudeuse 10 est une extrudeuse convention-

nelle, à vis et à simple étage, entraînée par un moteur, qui est commercialement disponible Comme indiqué à la i ___________________ __ ____________________ - Figure l A, qui est partiellement en coupe, l'extrudeuse 1 o comprend un tambour 22 à l'intérieur duquel on trouve une vis 24 disposée de telle manière qu'elle tourne de son axe longitudinal -Comme la composition thermoplastique se déplace depuis l'orifice d'alimentation 26 le long de

la vis d'extrusion 24, les composants de cette composi-

tion sont mélangéset soumis à des forces de compression' et de cisaillement qui tendent a accroître la température

de la composition et à former une masse fluide et homo-

gène On préchauffe généralement le tambour 22 de i'ex-

trudeuse 10 pour empêcher que la composition thermoplas-

tique n'adhère sur les parois intérieures Lorsque cette masse fluide atteint l'extrémité située en aval de la visl

d'extrusion 24, elle est introduite par l'orifice de sor-

tie 18 dans le dispositif de refroidissement 12.

Dans le dispositif de refroidissement 12, on transfère la chaleur de la composition thermoplastique à un fluide de refroidissement en circulation qui pénètre dans le dispositif de refroidissement 12 par les deux

conduites 82 et 84 et qui en ressort par la conduite 86.

Bien que la configuration mécanique exacte du dispositif i de refroidissement particulier utilisé dans le procédé

de la présente invention ne soit pas critique, on pré-

fère utiliser celui qui est décrit à la Figure 2, qui est' un agrandissement de la vue en élévation d'une coupe longitudinale selon la ligne 2-2 de la Figure l A Ce dispositif de refroidissement et d'autres seront décrits

plus en détail ci-après.

Si l'on se réfère à nouveau à la Figure l A, on

voit que l'orifice de sortie du dispositif de refroidis-

sement est relié et est en communication avec l'ouverturel d'entrée 90 de la filière d'extrusion Par conséquent, la composition thermoplastique refroidie sortant de l'ouverture de sortie du dispositif de refroidissemeht est dirigée dans l'ouverture d'entrée 90 de la filière

d'extrusion, en donnant une feuille plane, mince d'ex-

trudat 97 La forme et les dimensions de l'extrudat peuvent varier fortement, en fonction des dimensions et

de lafc Rorme de l'ouverture de la filière d'extrusion.

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-11-

Du fait que l'extrudat est généralement à l'état plas-

tique quand il sort de la filière d'extrusion 98, on effectue en aval un refroidissement complémentaire à l'aide de rouleaux refroidisseurs, bains d'eau, jets

d'air et similaires.

La Figure l B est une vue en perspective, simplifiée,

d'un appareil comprenant pour la production de composi-

tion Sthermoplastiques, en mousse, suivant un autre mode

d'exécution du procédé de l'invention On voit que l'ap-

pareil de la Figure 1 B est pratiquement identique à ce-

lui représenté à la Figure l A, et les mêmes éléments

ont les mêmes références numériques dans chaque figure.

Cependant, dans la Figure 1 B, on a prévu une ouverture d'entrée 28 dans l'extrudeuse 10, par laquelle on intro-1 duit un agent gonflant ou un mélange d'agents gonflants,:

pour mélanger avec la composition polymère dans l'extru-

deuse 10 Pour la production de produits en mousse, on ajoute généralement un agent nucléant aux granules de

polymère dans la trémie d'alimentation 26.

Les résines thermoplastiques, qui sont utilisées de

préférence dans le procédé de l'invention pour la pro-

duction de compositions thermoplastiques en mousse, sonti le polyéthylène de faible densité, le polypropylène et le polystyrène On peut aussi utiliser autres copolymères et terpolymères de ces polymères cristallins

et amorphes.

Parmi les agents nucléants qui peuvent être utili l sés dans le procédé de l'invention on peut citer le talc; les métaux en poudre, les pigments et similaires dont lez particules peuvent servir de nucléateur sur lesquelles

les fines gouttelettes d'agent gonflant peuvent se con-

denser lorsqu'on les injecte dans l'extrudeuse La di-

mension des particules de l'agent nucléant doit être ex-

trêment fine et doit de préférence ne pas dépasser 43 microns Il faut également noter que d'autres composés en poudre comme les lubrifiants, les agents ignifugeants et analogues, peuvent, lorqu'ilsçontprésents dans la composition thermoplastique, agir comme nucléateurs, à

des degrés divers, pendant le processus d'extrusion.

-12-

Parmi les lubrifiants appropriés pour être uti-

lisés dans le procédé de l'invention, on peut citer tous les lubrifiants en poudre habituellement utilisés dans l'industrie des plastiques pour des applications simi- laires Cependant, on préfère utiliser comme lubrifiant un mélange de stearate de calcium et d'Acrowax C (une cire synthétique en poudre fabriquée par Glyco Chemical, Inc, Greenwich, Connecticut, USA), que l'on croit être du 2,2-bis-stéaramide Dans certains cas, l'action lubri-1 fiante obtenue lorsque l'on utilise des cires synthétiques seules peut être tellement élevée que la fusion cellule

à cellule du produit final en est affectée défavorable-

ment Cependant, en employant la ciresynthétique en mé-

lange avec un autre lubrifiant en poudre, comme le sté-

arate de calcium, on remédie avec succès à cette ten-

dance. En plus de ce qui a été décrit ci-dessus, la composition introduite à l'orifice d'alimentation 26 de | l'extrudeuse 10 peut également comprendre d'autres ingré-i

dients éventuels comme du caoutchouc, des résines iono-

mères, des agents colorants, des agents stabilisant aux rayons UV et analogues Pendant que la composition est transportée à travers l'extrudeuse 10 au moyen d'une vis en rotation, les composants de la composition sont

encore mélangés et les composés plastiques et caoutchou-

teux sont soumis à des forces de compression et de cisail L

lement qui tendent à élever la température de la composi-

tion et à former une masse fluide et pratiquement con-

tinu Tandis que la composition continue d'avancer dans le fourreau de l'extrudeuse 10, on injecte sous pression élevée, par exemple 350 kg/cm, un agent gonflant dans le

tambour de l'extrudeuse par la conduite d'entrée 28 pré-

vue à cet effet Une fois à l'intérieur de l'extrudeuse 10, l'agent gonflant est mélangé avec la composition thermoplastique et se condense autour des particules d'agent nucléant qu'elle contient On favorise cette condensation par le fait que les particules d'agents nucléants, étant très fines, ne sont pas cisaillées par 4 () l a vis e l'eú Iq Xt-rudeu> 1 sq et resteànt Plu l froideg quel -13-

matière qui les entoure.

Comme agents gonflants appropriés pour être uti-

lisés dans le procédé de la présente invention, on peut citer le chlorure de méthyle, le dioxyde de carbone,

l'ammoniac, l'air, le n-pentane, l'isopentane, les hydro-

carbures fluorés et des mélanges de ceux-ci Des résul-

* tats particulièrement favorables ont été obtenus en em-

ployant une quantité importante d'agent gonflant peu volatil avec une quantité moindre d'un agent gonflant ayant une volatilité élevée Juste à la sortie de la

filière d'extrusion, le composé plus volatil va rapide-

ment s'expanser pour accroître les dimensions de la cellule mais sans rompre sa paroi Ensuite, comme la

composition de mousse thermoplastique commence à se re-

froidir, l'agent gonflant plus lourd agira pour éviter

que les cellules ne rétrécissent ou qu'elles ne collent.

Après l'introduction de l'agent gonflant par la conduite d'entrée 28, la composition continue d'avancer dans l'extrudeuse 10, o elle est mélangée pour former une masse fluide et pratiquement homogène avec l'agent gonflant condensé sur l'agent nucléant distribué dans cette composition Au moment o la composition atteint

l'orifice de sortie 18 de l'extrudeuse, elle est intro-

duite dans le dispositif de refroidissement 12 dans le-

quel on transfère la chaleur de la composition thermo-

plastique vers un fluide de refroidissement en circula-

tion, de la façon qui a été décrite en se référant à la Figure l A A la sortie du dispositif de refroidissement 12, la composition thermoplastiqueest introduite par uni anneau dans la filière d'extrusion 98 o elle s'expanse rapidement L'expansion de l'extrudat 102 se produit du fait que la pression externe est réduite à la pression atmosphérique, lorsque la composition sort de la filière d'extrusion 98, ce qui permet à l'agent gonflant de s'expanser autour de chaque particule d'agent nucléant, formant ainsi des cellules individuelles Bien que l'on montre l'extrudat 102 dans la Figure 1 B sous forme d'un

tube de matière thermoplastique expansé, on doit com-

prendre aisément que la forme et 1 es dimensions peuvent ô

11931

-14- varier fortement en fonction de la filière d'extrusion utilisée. La Figure 2 représente un agrandissement d'une vue en élévation d'une coupe longitudinale suivant la

ligne 2-2-de la Figure l A d'un mode d'exécution du dis-

positif de refroidissement 12 selon l'invention Ce dis-

positif de refroidissement 12 comprend de préférence une

cuve pratiquement cylindrique, composée de trois compar-

timents, adaptée pour transférer de la chaleur d'une composition thermoplastique, qui provient de l'orifice de sortie 18 de l'extrudeuse 10, comme représenté à la

Figure l A, et qui pénètre dans ce dispositif de refroi-

dissement 12, par son orifice d'entrée 16 Le dispositif de refroidissement 12 comprend de préférence trois cuves,: disposées de manière concentrique et coaxiale, identifiées sur la Figure 2 comme étant la cuve extérieure 30, la cuve intermédiaire 32 et la cuve intérieure 34 Ces troisl cuves sont de forme pratique cylindrique et présentent une section transversale annulaire comme représenté à la Figure 3, qui donne une vue en élévation d'une coupe transversale selon la ligne 3-3 de la Figure l A Les longueurs et diamètres des cuves sont de préférence choi-1 sis de telle sorte que la paroi interne 42 de la cuve |

extérieure 30 et la paroi externe 44 de la cuve inter-

médiaire 32 soient équidistantes en tous points Bien quel cela ne soit pas représenté à la Figure 2, il est évident que l'on peut utiliser des boulons de positionnement o cela est nécessaire pour aider à maintenir l'alignement

des cuves.

L'écartement exact dans une réalisation particu-

lière dépendra du débit nominal et des propriétés des fluides utilisés L'espace interne qui est ainsi défini est identifié comme étant la chambre extérieure 36 dans les Figures 2 et 3 D'une manière similaire, la paroi

interne 46 de la cuve intermédiaire 32 et la paroi ex-

terne 48 de la cuve intérieure 34 sont de préférence équidistantes en tous points, et définissent de la sorte une chambre intermédiaire 38, pour l'écoulement de la résine thermoplastique plastifiée à chaud Finalement, -15- la chambre intérieure 40 est définie par la paroi interne de la cuve intérieure 34 On adapte le dispositif de

refroidissement 12 pour recevoir la composition thermo-

plastique de l'extrudeuse 10 en attachant l'orifice d'entrée 16 du dispositif de refroidissement à proximité de l'extrémité de la cuve intermédiaire 32 de telle sorte que l'intérieur de l'orifice d'entrée 16 du dispositif

de refroidissement communique avec la chambre intermé-

diaire 38 De préférence, comme indiqué à la Figure 2,

la paroi extérieure 52 de l'orifice d'entrée 16 du dis-

positif de refroidissement est filetée pour recevoir l'injecteur d'entrée 54 De même, la paroi extérieure de' l'orifice de sortie 20 est de préférence filetée pour

recevoir l'injecteur de sortie 60.

Les injecteurs d'entrée 54 et de sortie 60 sont décrits par la suite en se référant aux Figures 4 et 5,l respectivement Les injecteurs d'entrée et de sortie 54 et 60 comprennent chacun une partie filetée 62, 64

et un manchon 66, 68 Les manchons allongés 66, 68 com-

prennent ensuite un alésage longitudinal 70, 72, ayant un diamètre adéquat pour permettre le passage du flux de matière thermoplastique La longueur des manchons 66, 68 est de préférence telle que lorsque la partie

filetée 62 de l'injecteur d'entrée 54 ou la partie file-

tée 64 de l'injecteur de sortie 60 est vissée respective-

ment sur l'orifice d'entrée 16 ou l'orifice de sortie du dispositif de refroidissement, les faces extrêmes 74, 76 des manchons viennent en contact avec l'extrémité de la paroi de la cuve intérieure 34, comme représenté

à la Figure 2 Pour permettre à la composition thermo-

plastique de s'écouler de l'injecteur d'entrée 54 dans la chambre intermédiaire 38 et de cette dernière vers l'injecteur de sortie 60, chaque injecteur comprend plusieurs petits orifices 78, 80 qui sont alésés, dans une direction radiale, dans la partie des manchons 66,

68 qui est située à l'intérieur de la chambre intermé-

diaire 38 lorsque les parties filetées 62, 64 de l'in-

jecteur d'entrée 54, ou de l'injecteur de sortie 60 sont vissées dans leurs orifices respectifs et que les faces -16-

extrêmes 74, 76 des manchons s'appuient contre l'extré-

mité de la paroi de la cuve intérieure 34.

Selon la présente invention, on a trouvé d'une manière inattendue que l'on pouvait augmenter le débit

de production d'une ligne d'extrusion, telle que repré-

sentée aux Figures l A et 1 B, d'un facteur important par rapport à des lignes d'extrusion similaires connues dans l'état de la technique, si l'on prend des mesures pour

maintenir un équilibre hydraulique de la résine thermo-

plastique lorsqu'elle s'écoule dans le dispositif de

refroidissement Ceci est obtenu selon le mode d'exécu-

tion décrit dans les Figures 2-5 par un placement et un dimensionnement adéquats des orifices 78, 80 dans les

injecteurs d'entrée et de sortie 54 et 60.

Les orifices 78, 80 sont distribués d'une mani-

ère uniforme sur la circonférence des manchons 66, 68 de manière à assurer que la composition thermoplastique pénètre uniformément dans la cuve intermédiaire 38 sur toute sa circonférence, et ensuite puisse converger

uniformément de nouveau dans l'injecteur de sortie 60.

Pour favoriser une distribution et une récupération uni-

formes, on a avantage à introduire plusieurs chicanes ou ailettes 79 distribuées tout autour de la paroi externe 48, généralement circulaire, de la cuve intérieure 34, et

qui généralement émanent radialement du voisinage immé-

diat des injecteurs d'entrée et de sortie 54 et 60 Ces chicanes ou ailettes 79 peuvent être placées entre chaque groupe d'orifices circulaires adjacents 78, 80 ou entre des groupes d'orifices circulaires adjacents 78, De préférence, les chicanes ou ailettes 79 traversent toute la profondeur de la chambre 38 et en particulier elles couvrent une partie importante de la distance

radiale définie par les faces extrêmes de la cuve inté-

rieure 34, par exemple au moins la moitié de cette dis-

tance et de préférence la distance totale, ou même le long d'une partie de la surface extérieure 48 de la cuve

intérieure 34, disposée parallèlement à l'axe de progres-

sion de la matière.

-17-

La surface totale des orifices 80 dans l'injec-

teur de sortie 60 est quelque peu plus grande que celle des orifices 78 dans l'injecteur d'entrée 54 Cette légère augmentation de surface des orifices 80 de l'in-

jecteur de sortie 60 est suffisante pour créer une contre-

pression uniforme et un équilibre hydraulique dans la chambre intermédiaire 38, ce qui favorise la formation

d'une masse fluide uniforme de composition thermoplas-

tique, et ce qui évite la création de petits canaux dans

la composition thermoplastique, dans la chambre inter-

médiaire 38 Il n'est pas possible de donner une rela-

tion quantitative précise entre les dimensions des ori-

fices 80 et 78, puisque cette relation dépend de la ré-

sine thermoplastique particulière qui est traitée ainsi

que les températures d'entrée et de sortie de la résine.

Généralement, les orifices 80 dans l'injecteur de sortie auront une surface totale d'environ 5 à 15 %, et de préférence 8 à 10 % plus grande que celle des orifices 78 dans l'injecteur d'entrée 54 Il est préférable d'avoir le même nombre d'orifices d'entrée 78 et d'orifices de

sortie 80, ces derniers ayant un plus grand diamètre.

Les orifices de sortie doivent être dimensionnés de telle sorte qu'ils ne créent pas des canaux préférentiels dans le dispositif de refroidissement, dus à des points de

surchauffe de la résine Une fois que des points de sur-

chauffe apparaissent, il se crée des canaux préférentiels et l'efficacité du dispositif de refroidissement est

considérablement réduite Les orifices 78, 80 dans l'in-

jecteur d'entrée 54 et dans l'injecteur de sortie 60 favorisent également le mélange de la composition thermoj

plastique qui y passe.

Comme décrit dans les figures 1-3, le dispositif de refroidissement comprend des moyens pour recevoir et pour faire circuler un fluide de refroidissement de chaque côté de la chambre intermédiaire 38, qui est

traversée par la composition thermoplastique En parti-

culier, la conduite d'entrée 82 est reliée à la cuve in-1 terne 34 de telle manière qu'elle soit en communication I 4 X avpc la chambre intérieure 40 du dispositif de -18-

de refroidissement 12 D'une manière similaire, la se-

conde conduite d'entrée 84, représentéesur les Figures 1-2, est reliée à la cuve externe 30 de telle manière qu'elle soit en communication avec la chambre extérieure

36 Les conduites d'entrée 82, 84 de fluide de refroi-

dissement sont de préférence reliées aux cuves 30 et 34

respectivement de telle sorte que le fluide de refroi-

dissement s'écoulant dans le dispositif de refroidisse-

ment 12, entre d'abord en contact avec la paroi externe 44 de la cuve intermédiaire 32 et la paroi interne 50 de la cuve intérieure 34 à côté de la sortie de la chambre intermédiaire 38 Lorsque le dispositif est construit del cette manière, l'écoulement du fluide de refroidissement: à travers la chambre extérieure 36 et la chambre intéri-:

eure 40 s'effectue pratiquement à contre-courant de l'é-

coulement de la composition thermoplastique traversant

la chambre intermédiaire 38, favorisant ainsi un trans-

fert de chaleur plus efficace Le dispositif de refroi-

dissement 12 comprend encore une conduite de sortie 86 du fluide de refroidissement, qui communique, au moyen 1 des orifices de sortie 88 et 90, avec respectivement la

chambre extérieure 36 et la chambre intérieure 40 -

Comme fluide de refroidissement approprié pour êtrel utilisé dans le dispositif de refroidissement 12,on peutl citer une huile ayant un point éclair supérieur à la température de la composition thermoplastique qui pénètre

par l'injecteur d'entrée 54 Comme autres fluides appro-

priés pour échanger de la chaleur, on peut également ci-i

ter les fluides hydrauliques Après avoir quitté le dis-

positif de refroidissement 12, le fluide de refroidisse-

ment peut lui-même être refroidi, par exemple avec de

l'eau et ensuite être envoyé de nouveau vers les con-

duites d'entrée 82 et 84 du fluide de refroidissement.

Pour favoriser le transfert de chaleur entre la

composition thermoplastique et le fluide de refroidisse-

ment, il faut contrôler l'écoulement de ce fluide qui circule dans les chambres extérieure 36 et intérieure ; on maintient ainsi une surface d'échange suffisante -19- avec la paroi externe 44 de la cuve intermédiaire 32 et

la paroi interne 50 de la cuve intérieure 34 A cet ef-

fet, divers moyens peuvent être utilisés On a cependant obtenu des résultats satisfaisants avec le système de contrôle décrit dans les Figures 2 et 3 En particulier, on a disposé des chicanes verticales 92 à l'intérieur de la chambre intérieure 40, et on les a fixées à la paroi

interne 50 de la cuve intérieure 34 D'une manière simi-

laire, on a entouré en spirale la paroi externe 44 de la' cuve intermédiaire 32 avec une bande de métal 94 qui y a été soudée, de manière à diriger l'écoulement du fluide

de refroidissement entrant dans la chambre extérieure 36.

par la conduite d'entrée 82 vers les orifices de sortie

88, 90, situés dans la conduite de sortie 86.

En se référant de nouveau à la Figure 1 B, l'orifice} de sortie 20 du dispositif de refroidissement est relié et mis en communication avec l'orifice d'entrée 90 de lai

filière d'extrusion A la sortie du dispositif de refroit-

dissment 12, la composition thermoplastique refroidie

est envoyée à travers l'orifice d'entrée 90 de la fili-

ère d'extrusion, et l'orifice annulaire 100 de la fili-

ère d'extrusion 98 Dans le cas o l'on extrude des ré-

sines contenant un agent gonflant, le profil extrudé su-1 bit une expansion rapide en sortant de l'orifice 100 de la filière Il se produit une expansion de l'extrudat 102 puisque la pression externe est ramenée à la pres-| sion atmosphérique, lorsque la composition sort de la fiti lière d'extrusion 98, ce qui permet à l'agent gonflant

de s'expanser autour de chaque particule d'agent nuclé-

ant, formant ainsi des cellules individuelles.

Les avantages obtenus par la présente invention en ce i qui concerne l'accroissement du débit de production de la résine thermoplastique sont également acquis dans le cas d'un procédé d'extrusion sans expansion; cependant, les augmentations ne sont pas souvent aussi importantes,

du fait que les procédés sans expansion présentent sou-

vent des conditions de température moins sévères à l'en-|

droit o la résine pénètre dans la filière d'extrusion.

Selon un autre mode d'exécution préféré de la présente -20- invention, l'appareil comprend un nouveau dispositif de refroidissement ayant une filière d'extrusion qui lui est

intégralement reliée et donc en communication directe.

Une vue en élévation d'une coupe longitudinale de ce mode d'exécution est représentée à la Figure 6, selon laquelle l'appareil comprend un dispositif de refroidissement 104

et une filière d'extrusion 106.

Le dispositif de refroidissement 104 est constitué de préférence d'une cuve pratiquement cylindrique à trois compartiments, adaptée pour transférer la chaleur d'une composition thermoplastique, provenant de l'orifice de sortie d'une extrudeuse et'pénétrant dans ce dispositif de

refroidissement par l'orifice d'entrée 108, comme repré-

senté à la Figure 6 Le dispositif de refroidissement 104 i comprend de préférence trois cuves disposées de manière i

concentrique et coaxiale, identifiées sur la Figure 6 comi-

me étant la cuve extérieure 110, la cuve intermédiaire 11 -et la cuve intérieure 114 Ces trois cuves sont de forme

pratiquement cylindrique et présentent une section trans-

versale annulaire; elles peuvent être aisément fabriquéesl à partir de tubes commercialement disponibles Les extré-1 mités d'entrée des cuves extérieure 110, intermédiaire 112 et intérieure 114 sont fermées au moyen de couvercles| conventionnels soudés; par contre, les extrémités de sor-| tie de ces cuves sont fermées par des plateaux circulaire W

et plats 116, 118 et 120 qui sont soudés aux cuves res-

pectives, comme indiqué à la Figure 6 Les longueurs et diamètres des cuves sont conçus de manière que la paroi 122 de la cuve extérieure 110 et la paroi externe 124 de la cuve intermédiaire 122 soient équidistantes en tous

points L'écartement exact dans une conception particu-

lière dépendra du débit nominal et des propriétés des fluides utilisés L'espace interne qui est ainsi défini est identifié comme étant la chambre extérieure 130 D'une

manière similaire, la paroi interne-126 de la cuve inter-

médiaire 112 et la paroi externe 128 de la cuve intérieure

114 sont de préférence équidistantes en tous points, dé-

i finissant ainsi la chambre intermédiaire 132 pour 1 'écou-

lement de la résine thermoplastique -Finalement, la cham-

bre intérieure 134 est délimitée par la paroi interne 131 de la cuve intérieure 114 I -21- Le dispositif de refroidissement 104 est adapté

pour recevoir une composition thermoplastique, en atta-

chant l'orifice d'entrée 108 à l'extrémité d'entrée de la cuve intermédiaire 112, comme indiqué à la Figure 6, de telle manière que la partie interne de l'orifice

d'entrée 108 communique avec la chambre intermédiaire 132-.

De préférence, la paroi externe 136 de l'orifice d'entrée

108 est filetée pour recevoir l'injecteur d'entrée 138.

L'injecteur d'entrée 138 est identique à-l'injecteur d'entrée 54 représenté à la Figure 4, et en conséquence on peut se référer à cette figure pour avoir les détails

de l'injecteur 138.

Le dispositif de refroidissement 104 est adapté

pour recevoir et pour faire circuler un fluide de re-

froidissement de chaque côté de la chambre intermédiaire

132, qui est traversée par la composition thermoplastique 1.

Comme fluide de refroidissement approprié pour utilisa-

tion dans le dispositif de refroidissement 104, on peut citer une huile dont le point éclair est plus élevé que la température de la composition thermoplastique lors t qu'elle pénètre dans l'injecteur d'entrée 108 En parti J culier, la conduite d'entrée 140 de premier fluide de refroidissement est reliée à la cuve intérieure 114 de telle manière qu'elle soit en communication avec la chambre intérieure 134 du dispositif de refroidissement 104 D'une manière similaire, la conduite d'entrée 142 de second fluide de refroidissement est reliée à la cuve extérieure 110 de telle sorte qu'elle soit en

communication avec la chambre extérieure 130.

Les conduites d'entrée 140, 142 de fluide de refroidis-

sement sont de préférence reliées respectivement aux

cuves 114 et 110 de telle manière que le fluide de re-

froidissement s'écoulant dans le dispositif de refroi-

dissement 104, entre d'abord en contact avec la paroi externe 124 de la cuve intermédiaire 112 et la paroi interne 131 de la cuve intérieure 114 à côté de la

sortie de la chambre intermédiaire 132 Lorsque le dis-

positif est construit de cette manière, l'écoulement du -22-

fluide de refroidissement à travers la chambre extéri-

eure 130 et la chambre intérieure 134 s'effectue pra-

tiquement à contre-courant de l'écoulement de la com-

position thermoplastique traversant la chambre intermé- diaire 132, favorisant ainsi un transfert de chaleur

plus efficace Le dispositif de refroidissement 104 com-

prend encore une conduite de sortie 144 du fluide de re-

froidissement, qui communique, au moyen des orifices de

sortie 146 et 148 respectivement avec la chambre exté-

rieure 130 et la chambre intérieure 134.

Pour favoriser le transfert entre la composition

thermoplastique et le fluide de refroidissement en cir-

culation, il faut contrôler l'écoulement du fluide de re-

froidissement qui circule dans la chambre extérieure 130 et dans la chambre intérieure 134, de manière que l'on maintienne une surface d'échange suffisante avec la paroi externe 124 de la cuve intermédiaire 112 et la paroi interne 131 de la cuve intérieure 114 A cet effet,'

divers moyens peuvent être utilisés On a cependant ob-

tenu des résultats satisfaisants avec le système de con-

trôle décrit à la Figure 6 En particulier, on a disposél des chicanes verticales 150 à l'intérieur de la chambre intérieure 134, et on les a fixées à la paroi interne 131 de la cuve intérieure 114 D'une manière similaire, on a entouré une bande métallique 152 en spirale autour de la paroi externe 124 de la cuve intermédiaire 112 et on l'y a fixée, de manière à diriger l'écoulement du

fluide de refroidissement entrant dans la chambre exté-

rieure 130 par la conduite d'entrée 142 vers les orifice$

de sortie 146 situés dans la conduite de sortie 144.

Comme représenté à la Figure 6, l'apparaillage de la filière d'extrusion 106 comprend de préférence une| filière d'extrusion 154 et une bride plate 156 La bridel plate 156 est soudée au plateau 116 et à la cuve intéri-1 eure 110 du dispositif de refroidissement 104 La filière d'extrusion 154 est une filière annulaire conventionnelle se composant d'une partie interne 158 et d'une partie externe 160, qui ensemble définissent l'orifice annulairi -23- 162 La partie interne 158 de la filière ainsi que la partie externe 160 sont montées sur la bride plate 156

respectivement au moyen de boulons munis de tiges file-

tées 164 et 166 L'anneau 162 communique avec le réser- voir annulaire 168, qui lui-même communique avec la

chambre intermédiaire 132 du dispositif de refroidisse-

ment 104 au moyen de plusieurs orifices de sortie 170 forés à travers la bride plate 156 et les plateaux 116 et 118, à intervalles identiques tout autour de l'anneaul

délimité par la section transversale de la chambre inter-

médiaire 132.

Selon ce mode d'exécution, on maintient l'équi-

libre hydraulique dans le dispositif de refroidissement de la même manière que celle décrite auparavant pour le dispositif de refroidissement 12 On place plusieurs ori fices 78 dans l'injecteur d'entrée 138, exactement de lai même façon que dans l'injecteur d'entrée 54 représenté l à la Figure 4 A la sortie du dispositif de refroidisse-| ment 104, les orifices de sortie 170 sont disposés dans

les plateaux 116 et 118, de manière à assurer une com-

munication entre la chambre intermédiaire 132 et l'ori-

fice annulaire d'extrusion 162 de la filière d'extrusion

154 Les orifices de sortie 170 ont une fonction simi-

laire à celle des orifices de sortie 80 décrits dans le

mode d'exécution représenté aux Figures 2-4, c'est-à-

dire qu'ils fournissent une contre-pression suffisante répartie uniformément autour de la circonférence de la

chambre intermédiaire 132, pour assurer l'équilibre hy-

draulique du polymère plastifié à chaud qui s'écoule dan 4 le dispositif de refroidissement 104 Les orifices 170 sont dès lors quelque peu plus grands que les orifices d'entrée 78 de manière à obtenir la contrepression l requise Ceci permet d'éviter la création de petits canaux, et de maintenir une masse pratiquement uniforme

qui s'écoule tout autour de la circonférence de la chamn-

bre intermédiaire 132 De préférence, la surface totale

des orifices de sortie 170 est de 5 à 15 %, de préfé-

rence 8 à 10 % plus grande que la surface totale des -24-

orifices d'entrée 78 dans l'injecteur 138.

Selon un autre mode d'exécution de l'invention,

l'appareil décrit et représenté à la Figure 6 est utili-

sé avec n'import quelle extrudeuse conventionnelle pour former un nouvel appareil pour extruder des compositions thermoplastiques à des débits de production nettement

plus élevés que ceux accessibles antérieurement.

Les Figures 7-14 se rapportent -à -la -descriptionx -

d'un autre mode d'exécution de la présente invention La Figure 7 représente une vue longitudinale en élévation du dispositif de refroidissement 172, qui est adapté pour faire circuler un fluide de refroidissement autour

de plusieurs tubes 194 disposés à l'intérieur de l'enve-

loppe 174 En plus de l'enveloppe 174, le dispositif de refroidissement 172 comprend une vanne d'entrée 176, un thermocouple 178 placé à l'intérieur de l'enveloppe 174, mais qui pour les besoins d'illustration est représentée

à la Figure 8, séparée de l'enveloppe 174.

L'enveloppe 174 est de préférence une cuve pratiquement cylindrique, adaptée pour être utilisée dans le dispositif de refroidissement 172 de l'invention en ajoutant la bride d'entrée de l'enveloppe 182, la bride de sortie de l'enveloppe 184, la conduite d'entrée de fluide de refroidissement 186 et la conduite de sortie du fluide de refroidissement 188 La partie en plaque tubulaire 180 est adaptée pour être placée à l'intérieur de l'enveloppe 174 et être boulonnée à cette dernière au moyen de la bride d'entrée 190 et de la bride de sortie 192 de la plaque tubulaire, ou par tout autre moyen connu de l'homme de métier La partie

en plaque tubulaire 180 comprend plusieurs tubes 194 a-

daptés pour transporter une composition thermoplastique, depuis l'orifice d'entrée 196 jusqu'à l'orifice de sorti E

198, à contre-courant de l'écoulement du fluide de re-

froidissement traversant l'enveloppe 174 On peut con-

trôler l'écoulement du fluide de refroidissement traver-

sant l'enveloppe 174, en ajoutant des chicanes 200 ou des dispositifs analogues dans la partie plaque tubulaire 18 C J j i i -25- comme représenté à la Figure 8 Selon un mode d'éxécution préféré décrit dans les Figures 7-14, la partie en plaque tubulaire 180 comprend six tubes métalliques disposés horizontalement et placés à intervalles réguliers sur un

pourtour circulaire autour de l'axe longitudinal du dis-

positif de refroidissement 172.

Comme dans les modes d'éxécution représentés dans les Figures 1-6, on a trouvé que le débit de production d'un dispositif de refroidissement du type à enveloppe tubulaire représenté aux Figures 7 et 8, peut également

être fortement accru en maintenant un équilibre hydrau-

lique dans toute la section transversale du dispositif de refroidissement qui est destiné au transport de la composition de polymère thermoplastique Il en résulte également un accroissement du débit de production pour toute ligne d'extrusion qui utilise un tel dispositif del refroidissement.

On maintient un équilibre hydraulique dans le dis-

positif de refroidissement en contrôlant soigneusement i la perte de charge dans les tubes individuels 194 On

* réalise cette opération en créant un orifice dans l'ex-

trémité d'entrée de chaque tube 194 Ces orifices peuven avoir des dimensions fixes ou variables, comme on le mon_ trera dans la discussion ci-après On a trouvé que la

relation suivante devait être satisfaite pour que l'équi-

libre hydraulique soit maintenu pour la matière polymèrh plastifiée à chaud: Longueur du tube longueur de l'orifice _________:_ au moins envi-' Diamètre du tube diamètre de l'orifice ron 25: 1 Ce rapport est de préférence compris entre 40 1

et environ 100: 1, et plus particulièrement entre en-

viron 50: 1 et 100: 1 Ceci signifie que la perte de charge à travers l'orifice est au moins 25 fois plus | grande que la perte de charge dans chaque tube individuel,

et de préférence 50 fois plus grande.

Pour réaliser ce mode d'exécution de l'invention,

r on préfère utiliser des tubes qui ont un diamètre inté-

rieur compris entre 1,25 cm et environ 5 cm Si le dia-

mètre du tube est beaucoup plus petit que 1,25 cm, l'ori

fice doit être extrêment petit pour satisfaire la rela-

tion mentionnée ci-dessus Ceci provoque une impor-

-26-

tante montée en pression qui contribue à un accroisse-

ment de la température lorsque le polymère traverse le dispositif de refroidissement, dû à l'énergie de travail qui en résulte Si les tubes ontun diamètre de plus d'environ 5 cm, le coefficient de transfert de chaleur entre le polymère situé à côté du centre du tube et le

fluide de refroidissement devient trop faible pour assu-

rer un transfert de chaleur efficace On a trouvé que des tubes d'environ 2,5 cm de diamètre offrent un bon compromis entre la perte de charge et le coefficient de

transfert de chaleur.

Un moyen pour réaliser un orifice à l'extrémité d'entrée de chaque tube 194 consiste à placer une vanne dans chaque tube, ce qui permet d'avoir un orifice de dimensions variables On a illustré ce mode d'exécution de l'invention dans les Figures 7 et 9 Dans ces figurest la vanne d'admission 176 comprend l'orifice d'entrée 196 i du polymère, la bride d'admission plate 202 et plusieurs vannes 204, une pour chaque tube 194 La Figure 9 repré-1

sente une vue de profil de la vanne d'entrée 176.

La Figure 10 représente la configuration du dispositif d'entrée 220 pour la distribution du polymère, selon

lequel on divise l'écoulement de la composition de poly-

mère thermoplastique traversant l'orifice d'entrée 196, en plusieurs écoulements qui sont dirigés par les voies de passage 206 vers les tubes 194 En plaçant une vanne 204 sur chaque tube 194 pour constituer l'ensemble de lai vanne d'entrée 176, détaillée à la Figure 13, il est possible de contrôler l'écoulement de la composition thermoplastique dans les tubes 194 selon la relation définie ci-dessus, de manière à maintenir un équilibre hydraulique dans le dispositif de refroidissement et à maximiser le transfert de chaleur vers le fluide de re I

froidissement circulant dans l'enveloppe 174.

La Figure 12 représente le dispositif de sortie 222 pour la récupération de polymère, au moyen duquel

on collecte, par les canaux 210, les écoulements de po-

lymère provenant des tubes 194, pour les envoyer vers

l'orifice de sortie 198.

-27- Selon un mode d'exécution préféré de la présente

invention en ce qui concerne le dispositif de refroi-

dissement 172, la température de la composition thermo-

plastique sortant de chaque tube 194 est contrôlée au moyen de thermocouples 208 disposés dans le dispositif de sortie 178 représenté aux Figures 7 et 11 Par exemple

les thermocouples 208 peuvent être placés dans les ca-

naux'210 'du'dispositif dé 'sbrtiî pôur la r&cl Upératiof -dix'

polymère indiqués sur la Figure 12 Lorsque la tempéra-

ture de la composition thermoplastique sortant d'un quelconque tube 194 devient trop élevée, ceci indique que ce tube particulier n'est plus en équilibre hydrau

lique avec les autres tubes Ceci signifie que le poly-

mère commencé à passer principalement par ce tube parti-

culier Il est alors possible de replacer ce tube en équilibre hydraulique et d'abaisser la température de

sortie en réduisant le débit de la composition thermo-

plastique traversant ce tube en fermant partiellement lal

vanne 204 correspondante dans l'ensemble de vanne d'en-

trée 176 Ce contrôle peut être effectué aussi bien automatiquement que manuellement au moyen d'instruments conventionnels reliant directement les vannes 204 avec

leurs thermocouples respectifs 208.

Généralement, une fois que l'équilibre est atteint, il est relativement stable, de sorte qu'une manipulation

manuelle des vannes est entièrement satisfaisante.

Selon un autre mode d'exécution, on utilise

un plateau perforé d'entrée 230 Ce plateau peut rem-

placer l'ensemble de vannes d'entrée 176 ou être placé comme plateau intermédiaire 230 entre la bride de la plaque tubulaire 190 et la bride d'admission du plateau 202 du dispositif d'entrée 220 pour la distribution du polymère, comme représenté à la Figure 10 Evidemment, si le plateau 230 est placé comme plateau intermédiaire, l'ensemble du système de vannes d'entrée 176, illustré aux Figures 7, 9, et 13, n'est plus nécessaire, du fait des ouvertures du plateau 230 Un plateau intermédiaire

230 est représenté à la Figure 14 Ce plateau 230 com-

-28- prend plusieurs ouvertures 232 en nombre égal au nombre de tubes 194 et placées dans ce plateau 230 selon la même configuration spatiale que celle des tubes 194, fixés dans la plaque tubulaire 190 La dimension de ces ouvertures 232 doit être prédéterminée pour satisfaire la relation définie ci-dessus concernant la perte de

charge, en tenant compte de la dimension du tube parti-

culier et du polymère qui doit être traité, ce dernier

donnant les conditions de viscosité, qui sont très im-

portantes pour le calcul de la perte de charge Selon ce mode d'exécution, il suffit d'adapter l'appareillage d'

d'extrusion pour traiter différentes matières polymé-

riques, puisque l'on peut avoir un certain nombre de plateaux 230 interchangeables ayant des ouvertures de

dimensions différentes, le plateau adéquant étant fa-

cilement inséré dans le dispositif de refroidissement

172 au moment opportun.

Selon un autre aspect important de la présente

invention, on construit le dispositif de refroidisse-

ment 12 de sorte qu'il contienne, à tout moment, un volume de polymère plus grand que le volume de polymère plastifié à chaud contenu dans l'extrudeuse 10 De préférence, le volume de polymère dans le dispositif de

refroidissement est d'au moins 2 fois et plus particu-

lièrement d'au moins 5 ou 6 fois le volume contenu dans

l'extrudeuse Ceci permet de faire fonctionner l'ex-

trudeuse à des débits très élevés, tout en permettant simultanément au polymère d'avoir un temps de séjour suffisamment long dans le dispositif de refroidissement

pour être refroidi d'une manière efficace.

En faisant fonctionner l'extrudeuse à vitesse plus éle-

vée, le polymère qui sort de celle-ci aura une tempéra-

ture plus élevée Dans le cas d'un procédé d'extrusion d'un polymère expansé, cette température élevée présente un avantage pendant que le polymère se trouve encore dans l'extrudeuse, parce que l'on y disperse plus facilement l'agent gonflant uniformément et notamment ceux du type

fréon qui sont plus solubles à température plus élevées.

Par conséquent il est donc possible, selon le -29- procédé de la présente invention de faire fonctionner l'extrudeuse à très grande vitesse Non seulement, cela augmente le débit de production de la ligne d'extrusion, mais cela représente l'avantage supplémentaire de pro- duire un produit expansé amélioré, c'est-à-dire un produit avec une distribution plus uniforme de la taille des cellules, en fonction d'une meilleure dispersion de

l'agent gonflant dans le polymère.

En fonction de l'accroissement d'efficacité du dispositif de refroidissement, obtenu avec le procédé

de l'invention, grâce au maintien de l'équilibre hydrau-

lique dans le dispositif de refroidissement, le polymère peut être amené à une température extrêmement uniforme, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de gradient de température dans la masse du polymère Cela représente un énorme avantage dans un procédé de production de produits ther-;

moplastiques expansés, puisque l'uniformité de l'expan-

sion qui en résulte conduit à un produit amélioré ayant

une densité et une structure de cellule uniformes.

En tenant compte des caractéristiques décrites ci-dessus, le procédé et l'appareillage selon la présente invention sont spécialement appropriés pour l'extrusion

des produits expansés à partir de polymères thermoplas-

tiques qui requièrent un contrôle exact de la tempéra-

ture et de l'uniformité juste avant de passer dans l'ori

fice de la filière d'extrusion et d'être ensuite expan-

sés On assure l'uniformité de la température grâce à l'équilibre hydraulique dans le dispositif de refroidis-1 sement, comme décrit cidessus, ce qui permet également un contrôle précis de la température par utilisation d'un

fluide de refroidissement ayant une température-main-

tenue à la température finale désirée pour le polymère.

Cet aspect est réalsiable du fait des longs temps de séjour utilisés, ce qui en plus minimise les possibilités de formation de gradients de température indésirable dans le polymère Il résulte de cette capacité de contrôler

la température avec précision, que l'appareil de l'in-

vention est particulièrement approprié pour l'extrusion

de polymères expansés ayant des contraintes très cri-

-30- tiques de contrôle de températures, comme c'est le cas du polyethylene En fait, il est possible de produire à

des débits fortement accrus, des produits en polyéthy-

lène expansé d'excellente qualité et qui contiennent des

pourcentages importants d'additif comme un additif igni-

fugeant. En employant l'appareil de l'invention selon les

spécifications décrites ci-dessus,il est possible d'ob-

tenir des débits de production qui sont 5 fois plus éle-

vés que ceux obtenus antérieurement avec un appareil d'extrusion conventionnel De plus, le présent appareil permet de produire des compositions thermoplastiques sous forme de mousse ayant des densités nettement plus faibles de plus petites dimensions moyennes pour les cellules

ainsi qu'une taille de cellule plus uniforme, en compa-

raison avec ce qui était obtenu par les méthodes conven-

tionnelles. Un aspect particulièrement avantageux de la technique de la présente invention réside dans le fait

qu'on peut fabriquer un produit en mousse ayant des pro-

priétés ignifuges particulièrement bonnes En fait, du polyethylene mousse pour isolation de conduites, du type vendu directement aux consommateurs pour l'isolation des conduites d'eau chaude dans leur résidence; est le seul produit ayant obtenu l'agrégation des Underwriter's Laboratories. Cette particularité de l'invention implique l'addition d'un lubrifiant qui, d'après ce qu'on a trouv 4 réagit par synergie avec l'agent halogéné ignifugeant

Ce lubrifiant est une cire synthétique à base de 2,2-bis-

stéaramide Ce produit réagit avec l'halogène contenu dans l'agent halogéné ignifugeant en libérant de l'azotel qui empêche la formation de flammes D'après la présente invention, on incorpore le composé de stéaramide dans la matière polymère en une quantité de l'ordre de 0,02 à 0,5 % en poids, et de préférence d'environ 0,05 à 0,15 % &

en poids.

Comme agents ignifugeants à utiliser en combi-

t _ -31- naison avec la 2,2-bis-stéaramide, on peut employer les composés halogénés, notamment les composés bromés, qui

sont suffisamment stables dans les conditions d'extru-

sion et qui se décomposent lors d'une combustion avec libération d'une quantité suffisante d'halogène pour

réagir avec le composé de stéaramide L'oxyde de décabro-

modiphényle est un composé halogéné particulièrement in-

téressant. lu L'agent ignifugeant est généralement ajouté à la composition polymère en une quantité d'environ 2 à % en poids, en particulier de l'ordre de 4 à 6 % en poids Ces quantités sont basées sur un produit expansé ayant une densité d'environ 32 à 64 kg/m 3 Il est évident qu'on peut augmenter ces quantités si le produit en

mousse a une densité plus élevée.

On peut incorporer le lubrifiant et l'agent ignifugeant dans le polymère de plusieurs façons Par exemple, les deux additifs peuvent être mélangés au

polymère, sous forme de poudre, quand on alimente l'ex-

trudeuse en polymère On peut aussi injecter les additifs, sous forme liquide, directement dans le tambour

de l'extrudeuse o ils se mélangent au polymère.

D'après la présente invention, on peut également utiliser avec succès d'autres combinaisons de composés} azotés et d'agents halogénés ignifuges, et notamment celles décrites dans le brevet français 2277853 et les o

demandes de brevets français N 7931387, 8005297.

Lors de la production de produits ignifuges, on peut encore ajouter d'autres additifs, comme par exemple jusque 10 % en poids d'agent charbonnant, tel que l'oxyder d'antimoine, et jusque 1 % en poids d'un autre lubrifiant

comme le stéarate de calcium.

D'après un mode d'exécution avantageux de l'in-

vention pour la production de polyéthylène en mousse, ignifuge, pour isolation de conduites, on ajoute jusque

3 % d'une résine ionomère, par exemple une résine iono-

mère de zinc (produit Surlyn vendu par E J Du Pont de

l Nemours) et jusque 5 % environ d'un polymère caoutchou-

-32-

teux, notamment un copolymère bloc de styrène et de bu-

tadiène, pour augmenter la flexibilité.

Exemples 1-3

On a monté une ligne d'extrusion essentiellement comme représentée à la Figure 1 B, avec le dispositif de refroidissement illustré à la Figure 2, mais sans les vannes 79 L'appareil comprenait une extrudeuse de 63,5 mm et une filière pour la production d'un tuyau

ayant un diamètre de 50,8 mm On a utilisé du polyéthy-

lène à haute densité comme matière plastique En tant qu'agent de refroidissement, on a utilisé de l'huile à une température de 1600 C. Dans un premier essai, l'injecteur d'entrée 54

et l'injecteur de sortie 60 ne comportaient pas les ori-

fices 78, 80, illustrés aux Figures 4 et 5 A la place,

il y avait un espace d'environ 12,5 mm entre chaque in-

jecteur 54, 60 et la paroi terminale de la cuve interne

34 Le polymère est entré dans le dispositif de refroi-

o dissement à environ 260 C et, du fait de l'absence

d'équilibre hydraulique, il en est sorti à une tempéra-

ture légèrement suppérieure à 2600 C. Dans un second essai, on a prévu 8 orifices d'en H trée 78, de 4,8 mm de diamètre également espacés à la circonférence et 8 orifices similaires de sortie, d'un diamètre de 6,3 mm A nouveau, le polymère est entré dan X le dispositif de refroidissement à environ 2600 C, mais, du fait de l'équilibre hydraulique dû à la contrepress-| sion produite de façon uniforme à la circonférence, le polymère est sorti du dispositif de refroidissement à X

une température d'environ 1700 C On a mesuré une contre-

pression d'environ 335 kg/cm 2 en amont des orifices d'entrée 78 et de l'ordre de 85 kg/cm 2 en amont des

orifices de sortie 80.

Dans un troisième essai, on a répété le mode opératoire du second essai, mais avec des orifices d'entrée 78 de 6,3 mm et des orifices de sortie 80 de 8 mm On a obtenu des résultats similaires concernant la

température de sortie du polymère, mais les contre-pres-

-33-

sions étaient d'environ 196 Kg/cm 2 et 47 Kg/cm 2 respec-

tivement.

Exemple 4

On a appliqué le procédé de la présente invention

pour produire à partir de polyethylène un matériau igni-

fuge,isolant, pour conduites On a utilisé l'appareil

représenté à la Figure l B pour l'extrusion de tubes.

Dans la trémie d'alimentation de l'extrudeuse, on a introduit le mélange ci-après:

440 parties de polyethylene à haute den-

sité 32 parties de noir de carbone parties de résine ionomère de zinc

10 parties de copolymère bloc styrène-

butadiène parties d'Acrowax C 1 partie de stearate de calcium

D'autre part, on a mélangé 15 parties de poly-

éthylène avec 27 parties d'oxyde de décabromodiphényl

et 18 parties d'oxyde d'antimoine et on a également in-

troduit ce mélange dans la trémie d'alimentation.

Un agent gonflant ( 20 % basé sur le poids de mélange polymère), comprenant 80 % de Freon 114 et 20 % de

Freon 11; est introduit dans le tambour de l'extrudeuse.

La composition polymère, dont la température a été de l'ordre de 105-110 C dans le dispositif de refroi 4 dissement, a été extrudée dans une filière annulaire pou;

donner un tube La densité du produit, avec l'agent igni-

fugeant, tait de 56 Kg/cm 2.

fugeant, était de 56 Kg/cm -34-

Claims (29)

REVENDICATIONS:

1) Procédé pour extruder des compositions de résines thermoplastiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à:

-plastifier à chaud la composition de résine thermo-

plastique dans une extrudeuse et la faire progresser dans la direction d'extrusion, -refroidir cette composition, plastifiée à chaud,

sortant de l'extrudeuse, jusqu'à une température uni-

forme désirée pour l'extrusîon à travers une filière d'extrusion, cette étape de refroidissement consistant à envoyer la composition de résine thermoplastique, plastifiée à chaud, à travers au moins un passage

interne d'écoulement dans un dispositif de refroi-

dissement, faire circuler un-agent de refroidissement autour de toute la circonférence de chaque passage interne, et maintenir un équilibre hydraulique entre l'entrée et la sortie du dispositif de refroidissement à travers toute la section transversale de chaque passage d'écoulement de résine, et -extruder la composition de résine thermoplastique refroidie à travers une filière d'extrusion comportan 1 un orifice de filière et située en aval du dispositif

de refroidissement.

2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

qu'on ajoute aussi un agent gonflant dans la composi-

tion de résine thermoplastique pendant l'étape de

plastification à chaud.

3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et

2, caractérisé en ce que la composition de résine thermoplastique est un polymère cristallin ou amorphe, | dont notamment du polystyrène, du polychlorure de vinyle, un copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène,|

du polyéthylène basse ou haute densité, du polypropy-

lène et des polyalkylène téréphtalates.

4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

3, caractérisé en ce que l'agent de refroidissement es une huile dont le point éclair-est supérieur à la température de la composition de résine j J i I -35- ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce

que l'agent gonflant est choisi dans le groupe com-

prenant le chlorure de méthyle, le dioxyde de carbone, l'ammoniac, l'air, le n-pentane, l'isopentane, les

hydrocarbures fluorés et des mélanges de ceux-ci.

6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2

et 5, caractérisé en ce que l'on ajoute aussi un agent nucléant choisi parmi la talc, les métaux en

poudre et les pigments.

7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce

que l'on utilise un agent nucléant ayant des parti-

cules dont la dimension ne dépasse pas 43 microns.

8) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la plastification à chaud dans une

extrudeuse à simple vis.

9) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

et 2, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement consiste à faire passer la composition de résine à l travers une cuve pratiquement cylindrique ayant trois voies de passage concentriques et coaxiales, dans laquelle la composition de résine passe dans un passage interne d'écoulement comprenant la voie de

passage intermédiaire, tandis que l'agent de refroi-

dissement circule dans les voies de passage intérieure

et extérieure.

) Procédé sefon l'une quelconque des revendications 1,

2, et 9, caractérisé en ce que l'on maintient l'équi-1 libre hydraulique enfaisant passer la composition de résine à travers une série de premières ouvertures, régulièrement espacées à la circonférence de l'extré-1 mité d'entrée de la voie de passage intermédiaire, et

une série de secondes ouvertures régulièrement espa-

cées à la circonférence de l'extrémité de sortie de

cette voie, les secondes ouvertures ayant des dimen-

sions en relation avec celles des premières ouverture

de façon à maintenir cet équilibre hydraulique.

11) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on choisit les dimensions de ces ouvertures de sorte queaisurface transversaletotale des secondes -36- ouvertures est supérieure à celle des premières ouvertures. 12) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape de refroidissemnt consiste à répartir de

façon uniforme la composition de résine thermoplas-

tique, plastifiée à chaud, dans toute la section

transversale du passage interne d'écoulement.

13) Procédé selon la revendication l; caractérisé en ce que l'étape de refroidissement consiste à faire passer la composition de résine à travers plusieurs tubes placés dans une enveloppe et constituant ainsi plusieurs passages internes d'écoulement, et à faire circuler l'agent de refroidissement dans l'enveloppe,

autour des tubes.

14) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce, qu'on maintient l'équilibre hydraulique en faisant passer la composition de résine à travers un orifices de dimension réduite situé à l'extrémité amont de

chaque tube.

) Procédé selon la revendication 14, caractérisé en cef qu'on détermine la dimension de chaque orifice par la relation: longueur du tube longueur de l'orifice =au moins diamètre du tube diamètre de l'orifice : 1,

notamment de l'ordre de 40: 1 à 100: 1, en parti-

culier de 50: 1 à 100: 1.

16) Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que, pour maintenir l'équilibre hydraulique, on

règle la dimension des orifices en fonction des con-

ditions de la composition de résine à l'extrémité de sortie de chaque tube, notamment en fonction de

la température de la composition.

17) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient un volume de composition de résine dans les passages internes d'écoulement supérieur, notamment 5 fois supérieur, au volume de composition

de résine dans l'extrudeuse.

*o 18) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce -37-

qu'on introduit dans la composition de résine thermo-

plastique, à plastifier à chaud, de l'ordre de 0,02 à 0,5 % en poids de 2, 2-bis-stéaramide ét de l'ordre de 2 à 10 % en poids d'un agent ignifugeant, notamment

l'oxyde de décabromodiphényle, stable dans les con-

ditions de plastification à chaud mais se décompo-

sant lors d'une combustion, avec dégagement d'une quantité d'halogène suffisante pour réagir avec la

2,2-bis-stéaramide en libérant de l'azote.

19) Appareil pour extruder des compositions de résine

thermoplastique selon le procédé des revendications

1 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend:

-une extrudeuse pour plastifier à chaud la composi-

tion de résine thermoplastique et la faire progres-

ser dans la direction d'extrusion;

-des moyens, situés en aval de l'extrudeuse et com-

muniquant avec l'orifice de sortie de l'extrudeuse, pour refroidir la composition de résine thermoplas-1 tique plastifiée à chaud, sortant de l'extrudeuse, à une température uniforme désirée pour l'extrusion à travers une filière d'extrusion, ces moyens pour refroidir comprenant au moins un passage intérieur

pour faire passer la composition de résine thermo-

plastique plastifiée à chaud depuis l'entrée jus-

qu'à la sortie du dispositif de refroidissement,

-des moyens pour faire circuler un fluide de refroi-

dissement tout autour de la circonférence de cha-

cun des passages de la résine thermoplastique -des moyens pour maintenir un équilibre hydraulique

entre l'entrée et la sortie du dispositif de re-

froidissement sur toute la section transversale de chacun des passages de la résine; et -une filière d'extrusion, comprenant un orifice de

filière situé en aval du dispositif de refroidisse-

ment et communiquant avec la sortie du-dispositif d; refroidissement,pour recevoir la composition de résine thermoplastique plastifiée à chaud et maintenant refroidie, pour l'extruder à tavers la

filière d'extrus 1 ion.

) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce

que les moyens pour faire circuler un fluide de re-

froidissement consistant en des moyens pour faire circuler ce fluide à contre-courant de l'écoulement de la résine thermoplastique plastifiée à chaud qui

traverse le dispositif de refroidissement.

21) Appareil selon la revendication 19 caractérisé en

ce que l'extrudeuse est une extrudeuse à simple vis.

22) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19 à 21, caractérisé en ce que l'extrudeuse comprend: des moyens pour introduire un agent gonflant dans la résine thermoplastique plastifiée à chaud contenue

dans cette extrudeuse.

23) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19 à 22, caractérisé en ce que le dispositif de

refroidissement comprend une cuve pratiquement cy-

lindrique à trois compartiments généralement dis-

posés de manière concentrique et coaxiale, la résine

thermoplastique traversant le compartiment intermé-

diaire, tandis que le fluide de refroidissement s'é-

coule à la fois dans les compartiments internes et externes.

24) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19 à 23, caractérisé en ce que les moyens pour main-

tenir l'équilibre hydraulique comprennent une série

de premières ouvertures disposées à intervalles ré-

guliers sur la circonférence de l'extrémité d'entrée

du compartiment intermédiaire, et une série de se-

condes ouvertures disposées à intervalles réguliers sur la circonférence de l'extrémité de sortie de

ce compartiment intermédiaire, ces secondes ouver-

tures étant dimensionnées en fonction des -premières ouvertures de manière à maintenir l'équilibre hydraul

i 35 lique.

) Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que la surface totale de la section transversale

des secondes ouvertures est plus grande que la sur-

face totale de la section transversale des premières

ouvertures.

2 5 1 1 9 3 1

-39-

26) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19 et 23, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement comprend trois cuves pratiquement cylindriques disposées de manière concentrique et

coaxiale, ayant généralement leurs surfaces péri-

phériques cylindriques et parallèles ainsi que des

parois d'extrémité parallèles et circulaires, l'ex-

trémité d'entrée de la chambre intermédiaire compre-

nant une conduite d'entrée traversant les parois

d'extrémités d'entrée des cuves extérieure et inter-

médiaire et s'appuyant contre la paroi d'extrémité

d'entrée de la cuve intérieure, l'extrémité de sor-

tie de cette chambre intermédiaire comprenant une

conduite de sortie traversant les parois d'extrémi-

té de sortie des cuves extérieure et intermédiaire et s'appuyant contre la paroi de sortie de la cuve intérieure.

27) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19 et 24, caractérisé en ce que les premières ouver-

tures sont pratiquées dans la conduite d'entrée dans l'espace compris entre les faces d'extrémité d'entréE des cuves intérieure et intermédiaire, tandis que le E secondes ouvertures sont pratiquées dans la conduite de sortie dans l'espace compris entre les faces

d'extrémité de sortie des cuves intérieure et inter-

médiaire '

28) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19, 23, 26-et 27, caractérisé en ce que le disposi-

tif de refroidissement comprend, en plus, des moyens

comprenant plusieurs ailettes disposées à la circon-

férence et s'étendant radialement dans l'espace compris entre les parois d'extrémité d'entrée des cuves intérieure et intermédiaire, pour distribuer uniformément la composition de résine thermoplastique plastifiée à chaud sur la totalité de la section transversale du passage prévu pour l'écoulement de lz résine.

29) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19, 23 et 26 à 28 caractérisé en ce que le -40- dispositif de refroidissement comprend, en plus, des moyens comprenant plusieurs ailettes disposées à la circonférence et s'étendant radialement dans l'espace compris entre les parois d'extrémité de sortie des cuves intérieure et intermédiaire, pour collecter uniformément la composition de résine thermoplastique plastifiée à chaud sur la totalité de la section transversale du passage prévu pour

l'écoulement de'la résine.

) Appareil selon la revendication 19, caractérisé en'ce

que les moyens pour faire circuler un fluide de re-

froidissement comprennent une première conduite de fluide de refroidissement pour introduire ce dernier à l'extrémité de sortie de la cuve intérieure, une seconde conduite de fluide de refroidissement pour introduire ce dernier à l'extrémité de sortie de la cuve extérieure dans la chambre extérieure, et un

dispositif de sortie de fluide de refroidissement si-

tué à l'extrémité d'entrée du dispositif de refroi-

dissement et en communication avec les chambres in-

térieure et intermédiaire.

31) Appareil selon la revendication 30, caractérisé en ce que les moyens pour faire circuler le fluide de refroi dissement comprennent aussi des chicanes situées dans

les chambres intérieure et extérieure.

32) Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement comprend une enveloppe adaptée pour y faire circuler un fluide de refroidissement et plusieurs tubes situés dans cette

enveloppe constituant plusieurs chemins pour trans-

porter la composition de résine thermoplastique plas-

tifiée à chaud.

33) Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que les moyens pour maintenir l'équilibre hydraulique comprennent un orifice de dimensions réduites situé

à l'extrémité d'entrée de chacun des tubes.

34) Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce que chacun des orifices a une dimension définie par -41- la relation: longueur du tube longueur de l'orifice = au moins diamètre du tube diamètre de l'orifice environ 25:l notamment entre 40: 1 et 100: -1, en particulier

entre 50: 1 et 100: 1.

) Appareil selon l'une quelconque des revendication 33 et 34, caractérisé en ce que les orifices sont à

dimensions variables qui peuvent être ajustées sé-

lectivement.

36) Appareil selon la revendication 35, caractérisé en

ce que l'orifice est une vanne.

37) Appareil selon l'une quelconque des revendications

32 à 36, caractérisé en ce que le dispositif de re-

froidissement comprend aussi des moyens, situés à côté de l'extrémité de sortie de chaque tube, pour mesurer la température de la composition de résine thermoplastique plastifiée à chaud sortant de chaque, tube.

38) Appareil selon l'une quelconque des revendications

19 à 37, caractérisé en ce que le volume total des chemins d'écoulement de la résine dans le dispositif de refroidissement est plus grand, notamment 5 fois plus grand, que le volume de résine thermoplastique

plastifiée à chaud dans l'extrudeuse.