Procédé d'extrudage de matières thermoplastiques.
La présente invention concerne des perfectionnements au traitement.des matières thermoplastiques et plus spécialement à la fabrication de câbles électriques par extrudage.
Il est connu qu'on peut fabriquer des articles tels que barres ou tiges, fils métalliques isolés, câbles et autres objets enrobés, en extrudant une composition thermoplastique à une température élevée, éventuellement sur ou autour d'un support, tel qu'un fil métallique, de manière à former une barre
ou tige, un revêtement ou analogue, cohérents, et en laissant refroidir le produit. Ces procédés sont applicables à une grande variété de matières thermoplastiques, et la présente invention concerne l'utilisation de matières thermoplastiques pour l'extrudage de profilés qui soient suffisamment rigides pour résister à la déformation par la pression atmosphérique à l'état froid et qui se contractent durant le refroidissement de la matière extrudée à chaud.
Lorsqu'on extrude une couche relativement épa.isse de ces matières, et ceci en une seule couche, en procédant sur
une grande échelle il est difficile d'éviter la formation de bulles ou de vides, notamment de bulles ou de vides autour d'un fil conducteur central recouvert d'un revêtement thermoplastique
de section transversale circulaire. On rencontre une difficulté similaire dans le moulage par injection de ces matières et dans ce cas la difficulté est surmontée en continuant l'injection pendant le refroidissement. Ce procédé n'est pas applicable à l'extrudage de barres ou de fils métalliques enrobés. Dans le cas des fils métalliques enrobés la difficulté provenant de la formation de vides peut souvent être surmontée en appliquant la matière thermoplastique en plusieurs couches minces et en la faisant refroidir très lentement, mais ces procédés sont lents pour la fabrication sur une grande échelle.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'articles ou de revêtements d'une grande épaisseur, exempts de bulles ou de vides, en un moindre nombre d'opérations que ce n'était possible jusqu'à présent, et à une vitesse de refroidissement relativement élevée.
Suivant la présente invention on fabrique des barres ou tiges, des fils métalliques enrobés, des câbles isolés et des profilés obtenus ou façonnés par extrudage, à partir de matières thermoplastiques par un procédé dans lequel on extrude ou façonne
<EMI ID=1.1> autrement la matière thermoplastique à une température supérieure à son point de ramollissement, éventuellement sur ou autour d'un support tel qu'un fil,métallique ou un conducteur électrique, et on fait ensuite,'refroidir l'ensemble tout en le soumettant à une pression extérieure. Une autre caractéristique de l'invention consiste dans l'emploi d'une chambre ou d'un tube de refroidissement sous pression dans lequel le refroidissement peut être exécuté à une vitesse élevée sans formation de bulles ou de vides.
On peut supposer que la formation de bulles ou de vides pendant un refroidissement rapide de sections épaisses sans application d'une pression extérieure est due à la formation d'une pellicule extérieure rigide de la matière thermoplastique avant que la partie intérieure ou noyau ne soit solidifiée ou refroidie. La solidification et/ou le refroidissement subséquents entraînent une'contraction et si la pellicule extérieure est trop rigide ou trop raide pour s'affaisser sous les forces agissantes cela entraîne la formation de vides.
Quoique l'invention soit applicable à tous les procédés de fabrication de barres ou tiges, de fils métalliques enrobés,
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son application à l'extrudage de ces articles et de profilés obtenus par extrudage. L'extrudage offre les avantages de la facilité et de la continuité de l'opération et fournit un produit uniforme.
Suivant une forme d'exécution typique de l'invention, avec du polythène comme matière thermoplastique, on tire un fil de cuivre à travers une filière que l'on alimente aussi de polythène, normalement solide, à une température supérieure à 110[deg.]C. Si le polythène est à une température supérieure à celle à laquelle une décomposition appréciable se produit facilement, il faut le maintenir à cette température élevée seulement pendant peu de temps, de sorte que le degré de décomposition soit négligeable. Le fil métallique extrude à travers la filière est recouvert d'une couche continue de polythène se trouvant à l'état ramolli. Il est ensuite soumis au refroidissement dans .une chambre sous pression.
Ceci peut être exécuté par' exemple en le faisant passer par un' tube a pression par lequel.on fait passer aussi un agent réfrigérant comme de l'air ou de l'eau sous pression. Le fil enrobé et refroidi, passé par cette chambre, présente un revêtement continu de polythène exempt de bulles.
Une autre application de la présente invention consiste à fabriquer une barre de matière thermoplastique en faisant passer une matière telle que du polythène par une filière à une température supérieure à son point de ramollissement et à tirer la barre à travers un tube à pression réfrigéré dans lequel il est refroidi par contact avec de l'air, de l'eau ou un autre agent réfrigérant sous pression.
Suivant une forme d'exécution préférée de l'appareil pour l'exécution du procédé faisant l'objet de la présente invention, le tube ou chambre à pression réfrigéré est raccordé par l'une de ses extrémités directement à la filière tandis. que son autre extrémité peut être garnie d'un dispositif d'étanchéité à travers lequel on puisse tirer la barre refroidie ou le fil enrobé refroidi. L'air, l'eau ou autre agent réfrigérant peut s'échapper par ce dispositif d'étanchéité ou par un orifice convenable.
Il est évident que la filière ne doit pas être réfrigérée à une température qui soit trop basse pour, assurer un extrudage satisfaisant et il est parfois désirable, notamment dans le cas d'emploi d'un liquide tel que l'eau comme agent réfrigérant
et lorsque la chambre de refroidissement est voisine de la
filière ou adjacente à celle-ci, de prévoir un barrage ou une cloison ou chicane empêchant l'eau froide de circuler autour
de la filière.
L'invention est applicable à toutes les matières plastiques susceptibles d'être extrudées et qui se contractent durant
le refroidissement et/ou la solidification pour fournir une substance solide qui ne s'affaisse pas facilement. Elle peut être appliquée aux polymères solides à poids moléculaire élevé et à d'autres matières synthétiques ainsi qu'aux matières rencontrées
à l'état naturel. Des exemples de matières de ce genre sont:le polythène d'un poids moléculaire de 10.000, le polyisobutylène d'un poids moléculaire de 100.000, le chlorure de polyvinyle plastifié, les interpolymères de styrolène et d'isobutylène, l'éthylcellulose plastifiée, la gutta-percha, et les mélanges compatibles contenant ces substances. Par mélanges compatibles
il faut entendre des mélanges qui restent homogènes en se refroidissant et qui ne se séparent pas par ségrégation en deux ou plusieurs phases solides. Certaines de ces matières subissent
une contraction en volume allant jusqu'à 15% lors de leur: refroidissement à la température ordinaire à partir de l'état chaud plastique dans lequel elles sont extrudées. Ainsi, le refroidissement rapide d'une barre de 5 à 10 mm. de diamètre, sans application d'une pression extérieure, peut conduire à l'obtention d'une barre présentant de nombreux vides et bulles d'un diamètre s'élevant jusqu'à et même excédant 1 mm.
La pression minimum que l'on peut appliquer dans la chambre de refroidissement sous.pression dépend, entre autres,de la vitesse du refroidisssment, de l'épaisseur de la matière thermoplastique et de l'intervalle de températures dans lequel elle
doit être refroidie. Il a été constaté suivant la présente invention que dans le cas du revêtement de fils métalliques d'une
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viron 130[deg.]C, le fil enrobé peut être refroidi sans formation de vides ni de bulles en le tirant à une vitesse de 3,05. m. par minute à travers un tube de 2,44 m. de longueur, à travers lequel on souffle de l'air froid tout en maintenant la pression d'air dans le tube à 0,70 Kg/cm<2> au-dessus de la pression atmosphérique. Des pressions de beaucoup supérieures, telles que 14,06 Kg/cm2, peuvent être appliquées si l'on veut, mais si la chambre est raccordée directement à la filière la pression régnant dans la chambre ne doit pas excéder la pression d'extrudage. Pour une machine à extruder à vis cette pression peut être d'environ 21,08 Kg/cm2, mais dans le cas de machines-à extruder à piston on peut appliquer des pressions même supérieures. A des pressions élevées on peut appliquer des vitesses de refroidissement élevées.
Les avantages qu'il y a d'empêcher la formation de vides dans les produits dépendent de la nature de ceux-ci et de leur destination. Ainsi, les barres peuvent accuser un manque de résistance et des défauts aux endroits où apparaissent les vides. Les fils métalliques enrobés peuvent présenter des intervalles dans le revêtement ou entre le revêtement et le fil, qui peuvent non seulement être la cause d'un manque de résistance du revêtement mais sont inadmissibles lorsque le fil conducteur est destiné à être utilisé comme câble à haute tension, parce que les vides constituent des régions dans lesquelles une ionisation peut se produire et partant un endommagement et le départ de l'isolant.
Les exemples ci-dessous ,sont donnés à titre illustratif mais non limitatif.
EXEMPLE I.
<EMI ID=4.1> faisant passer le fil à une vitesse de 5.05 m. à la minute par la
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130[deg.]C, l'épaisseur requise de polythène étant forcée simultanément à travers la filière. Un tube de 2,44 m. de longueur est raccordé à la filière et le fil métallique enrobé est tiré à travers ce tube et en sort à travers un dispositif d'étanchéité prévu à l'extrémité opposée du tube. De'l'air comprimé est admis dans le tube à une pression de 1 76 Kg/cm2 au-dessus de la. pression atmosphérique, et on le laisse s'échapper lentement par le dispositif d'étanchéité.
Le revêtement du fil s'est solidifié à sa sortie du tube refroidisseur et il est exempt de vides et de bulles.
A titre comparatif: un procédé d'ex.trudage similaire, dans lequel de l'air est soufflé à travers le tube à la pression atmosphérique pour refroidir et solidifier le revêtement, conduit
à la formation de petites bulles et de vides aux endroits du revêtement qui se trouvent en contact avec le fil métallique.
EXEMPLE 2.
On recouvre un fil de cuivre de 2 mm. de diamètre d'un revêtement circulaire de gutta-percha, d'un diamètre extérieur de 2 cm, en faisant passer le fil par la filière d'une machine à extruder à piston à commande hydraulique, chauffée à 120[deg.]C, la gutta-percha étant extrudée de la filière à la vitesse convenable pour donner au revêtement du fil le diamètre requis. Le fil en-
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de l'eau sous une pression de 10,54 Kg/cm2 qui s'échappe à travers un dispositif d'étanchéité servant à maintenir la pression, l'autre extrémité du tube étant raccordée à la filière.
EXEMPLE 3.
Un mélange de 4 parties en poids de polythène d'un poids moléculaire de 15.000 et de 1 partie en poids de polyisobutylène d'un poids moléculaire de 100.000 est extrudé d'une manière continue, sous forme d'une barre de section transversale circulaire de 1 cm. de diamètre d'une filière d'une machine à extruder à vis chauffée à 140[deg.]C. On. refroidit la barre en la tirant à travers
un tube métallique de 4,57 m. de longueur raccordé à la filière, elle sort de ce tube par un dispositif d'étanchéité prévu à l'extrémité opposée du tube. On refoule de l'air comprimé froid
à une pression de 3,51 Kg/cm2 dans le tube et on le fait sortir
de ce dernier par une soupape régulatrice de pression.
REVENDICATIONS
1) Procédé de fabrication de barres ou tiges, de fils métalliques enrobés, de câbles isolés et de profilés obtenus par extrudage, à partir de matières thermoplastiques, caractérisé en ce qu'on extrude ou façonne autrement la matière thermoplastique
à une température supérieure à son point de ramollissement et en ce qu'on refroidit ensuite l'ensemble tout en le soumettant à une pression extérieure.