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Appareil d'extrudage.
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Cette invention se rapporte aux appareils d'extrudage et plus particulièrement à la partie de ces appareils qui façonne la matière plastique au moment où elle en est extrudée.
Le procédé général qui consiste à façonner des résines thermoplastiques en les refoulant à chaud et sous pression à travers une ouverture, habituellement appelée filière d'extrudage, est bien connu. Ce procédé d'extrudage consiste aussi bien à refouler la résine thermoplastique à travers une filière- d'extru- dage de construction spéciale connue sous le nom de filière de filage, l'opération dans ce dernier cas étant habituellement appelée "filage par fusion". La présente invention concerne aussi les filières d'extrudage ou de filage employées pour le filage de fibres à partir de solutions.
Des difficultés ont été rencontrées jusqu'ici dans l'extrudage des résines thermoplastiques par suite de l'adhérence des résines à l'état chaud à la filière d'extrudage et, éventuel- lement, par suite de la corrosion de la filière par de faibles quantités de produits de décomposition thermique des résines. Ces inconvénients donnent lieu à des difficultés dans la marche des opérations et à la fabrication de produits présentant une surfa- ce rugueuse. On a rencontré des difficultés semblables dans le filage par fusion des filaments lorsque l'adhérence des résines à l'intérieur ou autour de l'orifice de filage empêche la mise en route du filage de se faire facilement ou arrête l'opération penda.nt le filage.
S'il s'agit de filage de fibres à partir de solutions, particulièrement lorsqu'on emploie des bains de coagu- lation comme dans le cas de la viscose et des protéines, la for- mation de précipités adhérents dans l'orifice de filage et la corrosion des filières par les bains de coagulation constituaient des difficultés capitales.
Les essais entrepris pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus ont habituellement été faits dans un sens visant à obtenir des alliages spéciaux pour la fabrication de la filière. Les problèmes relatifs à la corrosion ont ét résolus en partie mais ceux de l'engorgement par adhérence sont restés sans .. solution tandis que le coût du matériel et le prix de revient ' / conventionnelle qu'a travers une filière d'extrudage
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ont hz.iJituelie.e.=1t été augmentés. D'autres efforts faits pour obtenir un équilibre optimum descaractéristiques ont conduit
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3. l'emploi du verre ou le revêtement des filières d'extrudage ou de filage Lies au moyen/de matières organi.;:ues.
Ces artifices éliminent dans une certaine mesure l'emploi de métaux précieux mais n'ont pas trouvé- une application générale à cause des conditions imposées par la solubilitP, la stabilité de forme,
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l'adhérence et/ou la résistance 3. 1C chaleur des "1Ç1,t.(rir>ux en- trant dans la construction.
Un but de la présente invention est de réaliser des
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filières d'extrudage, tant du type usuel nue du type filière de fil,DCe,@-'ui@soien'L-1 d'un e;'"p10i g,nre,l et susceptibles d'être f a bri.-ues econo:,:iru e e, , et rapidement par moulage, emboutissage, usinage ou poinçon-nage, auxquelles les résines chaudes n'adhèrent pas, 'it1¯ 'le 1#o±¯>=.ro-t altérées chim.irue'ent ni pbysir-uement par au- CLlne résine connue, lasse do filage, ou agent de coagulation, 1"!. puissert :;t.,c., ui.ileâ e: entre des lirites ('10 te,'p 'r'1tlJro:: plus .?;l""'1c1es roue c{O'll.e; nui sont ornin":Í.r8,'(n1t e"'Dloy'!es dans 1" fa- brication industrielle des ;'112. tières plasti.clues org"ni.r'11e:5 par extrudage µ. travers des orifices. D'autres buts res :ortiront de la description de 1''invention donnée ci-dessous.
On atteint ces buts, suivant la présente invention,
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en employant un appareil 1'<ii;ttudrge corport?nt une' filière c1oY1t, la surface est constituée essentiellement par un polymère due téLrafluoroéthylène.
Le. présenta invention réside partiellement dans 1¯e. découverte qu'un polynere de e tétrafluoroéthylène peut d'une )11,'Onièr8 peu commune et inattendue convenir particulièrement cow,rr:e ratière pour L'or,-,er la surface des filières d'extrudage du fait cue les résines therr'oplastiques, les polymères filables par fusion, les solutions productrices de fibres et autres substances analogues n'adhèrent pas aux surfaces faites en cette matière et ne les corrodent pas non plus.
En outre, le polymère
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de ttrafluoror'.th;lênc présente une stabilité de forne et une r(esistnnce -Il 1- chaleur suffisantes pour être particulièrement apte à être utilisa dans le but mentionna. Les filièrespeuvent être faites en comme il étoit d'usage jusqu'à présent et
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être revêtues d'un polymère de tétrafluoroéthylëne ou bien la filière peut être entiern¯:.ent en polymère. Lorsoue la natice m.Ót21licue est pourvue d'un revêtement il suffit de revêtir les surfaces qui doivent venir en contact avec la matière à extruder et dans le cas des filières employées dans les procédés de filage par fusion il suffit de revêtir uniquement la surface externe de la filière.
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Sur les dessins annex,,s faisant partie de l? présente description et représentant des modes d'exécution préféras de la présente invention:
Figure 1 est une vue en coupe de l'extrémité de re-
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foul8""'ent d'un appareil d'extrudage de type plus ou moins conven- tionnel où certaines surfaces de la filière d'extrudage sont garnies d'un polymère de tétrafluoroéthylène;
Figure2 est une coupe semblable d'un appareil d'extru- dage légèrement différent où la filière d'extrudage est faite
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enticr .nent en olyn:ère de tptrafluoroéthylone;
Figure 0 est une vue en coupe de l'extrémité de refou-
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lement d'un appareil d'extrudage pour le filage par fusion, où l'une des surfaces de la filière est garnie d'un polymère de tétrafluoroéthylène; et -
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Figure 4 est une vue semblable à la figure 3, dans laquelle la filière de filage est faite entièrement en polymère
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de t4trailuoroéthylène.
Sur la figure 1, le chiffre de référence 1 indique d'une façon générale l'extrémité de refoulement d'un appareil d'extrudage plus ou moins conventionnel pourvu d'une chambre 3 pour recevoir un liquide transmettant la chaleur, au moyen duouel la. matière plastique 3 peut être maintenue à un état extrèmement plastique ou liquide jusqu'à la filière d'extrusion. La filière d'extrudage 4, habituellement exécutée en acier, est pourvue d'un revêtement 5 en polymère de tétrafluoroéthylène sur toutes les surfaces pouvant être exposées à la matiere plastique qui doit en être extrudée.
Le procédé d'application du revêtement 5 sur la filière 4 peut varier considérablement bien qu'il soit préférable d'immerger la filière dans le polymère fondu. L'épaisseur du revêtement n'est pas essentielle car un simple frottis consciencieux de la surface métallique à revêtir suffit pour obtenir un effet tout à fait suffisant, le revêtement résultant de ce traitement n'ayant évidemment qu'une épaisseur microscopique qui ne se présente même pas nécessairement sous la forme d'une pellicule continue. Généralement on forme un revêtement d'épaisseur notable parce au'il est plus durable.
La filière d'extrudage 4 est pourvue d'une chemise 6 qui peut être utilisée pour recevoir un liquide de chauffage mais qu'on emploie de préférence pour y faire circuler un liquide de refroidissement. Si l'on essaie de refroidir et de durcir ou de solidifier une résine thermo-plastique dans une filière d'extrudage métallique conventionnelle, la matière plastique se "congèle"
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immédiatement dans la matricë eti7 est nécessaire d'interrompre l'opération d'extrudage pour déboucher la filière.
Par contre, dans une filière'dont les surfaces sont garnies d'un polymère de tétrafluoroéthylène le licuide réfrigérant peut circuler dans la
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chemise 6 et la.matière plastique soumise à l'extruda.ge peut ainsi faire prise et être durcie sans aucune congélation dans la filière d'extrudage. En d'autres termes la matière plastinue sort de la filière sans aucune difficulté même si elle a fait prise ou s'est durcie à l'intérieur de la filière. Ce résultat n'a jamais
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pu être obtenu au moyen des filières d'extruopge connues jusqu'ici.
Sur 1^ figure 5>, l'extrémité de refoulement 1 de flippareil d'extrudage est semblable à celle représentée sur lp figure 1 mais la filière d'extrudage 7 est constituée dans ce cas d'un bloc massif de polymère. de tétra.fluorét!ylène, usine dp :o.<'nière à pré- senter les dimensions voulues et maintenu en place par les hou- lons 8 et la b.gue annulaire 9.
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La. figure 3 montre l'extrs'it- de refoulement 10 d'un appareil d'extrudpge conventionnel pour le filage par fusion,
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comportAnt une filière de filage métallique 11 pourvue d'un re- V0tP.':C1'1t 19 du côté refoulement de le Dans cette va- rinte le polymère fondu 1,, est en contact avec 1 surface mé- tal7¯iwue de If filière, g;
9is on trouva 111J.'il suffit de garnir la face externe de la. filière d'un polympre (1(' tétrafluoroéthylè- ne, pour arrêter efficacement l'accumulation de polymèresur la surface externe et supprimer les interruptions fréquentes qui se
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produisaient précédern'rent d.ans le procédés de filage prr fusion pour cette raison.
La figure 4 montre l'extraite de refoulement 10 d'un
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appareil d'extrudage semblable à celui rpr^sent sur la iioeuro - 7, s-uf' que 1.,., filière 16 est floite d'un. bloc massif ne polymère de tétrafluoroéthylène usiné ru-x dimensions reluises.
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L'invetln ses^ ieux illustrée p"r 183 exep1r sui V'-'1ltS: ------- On cir-ui'7'c '''U jJoly/t;l-,;13n? et on l'e;tn,1"1e 1# trairer.: une 1'11iè1'''' ij' '?yt.r'1.Li," ge cc...r.c¯. a'1¯.. ¯..r¯nc. fréquente de 1" résine chaude à 1"' surface de "1" filHJ1'o donne une surf"ce rugueuse "1) ,U1'Orßl:.7 <J:tru:"é. On 1'c>'pl"'cG ['101':: 1;. filière convontionnellp 1)",:" une îil¯i¯:.r^ :'. r11ie .Õ a polyt8trr,fl uc1'oç t1:'ylÈ:ne, présentant finie les lê:-cs dimensions. Une c'uC'nti t/ i" 8nti'I1.'e dr polyéthylène est extrudée ric'rèS le? >m4mes conditions =xuc p1': :(1emment. Il ray a aucune "'cJh,';1'el1cC' du pclyc".t7,y7.nc: à la filière et le profil extrud est c"'r3ctnrip' p>= une surface excepticnv;:lLc,ct lise.
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EXEMPLE II.
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" "tjn bloc de p=ljçt:ltr?ilucro<?thiylènc est usina aux mê'rJ1es rli"1r;J'1;.ions "'U8 1 filière c1'extrud:o;'2 CO!l.vp.l1tlonnelle dl l'exemple 1, l't e"ploy" pour effectuer un eYtru0';e semblable de POlY0tlT/lène. Il n';y aucune 0,dh"rEnCE: du polyéthylène à la iiliér-- ot on obtient un produit extrud à surface lisse.
,wF. rr,r IIr.
On Q"ç.l=11.P 1,': filièr0. d.'extrLa.Ce c1, 1'rx::ple II pour ef:ect1J0r 1.'cf]'Lirl,w, d-'ute composition dctate d= cellu- lose. 'O;.' r i oT 8:L c"'r2ct'ris8 Dr une complète absence n ' .., 0 h,' r [1 cr;.
E''fT,F IV.
'" Une filière c'c' :iïli9 en 2cier incxyd-ble pourvue Ps. cinqi trous d'un di[8tr(' r:le 0,018 pouce est garnie de p0lyt.'tra- fluorofthy-lène sur s- face externe, c'est--dire, 10 f"c tour- =1,le df''1s 1'" r1i1'0ction h' filage. On emploie cette filière ainsi garnie pour le filage par fusion de nylon 2.pproxima ti vc,'!len à. la telnpré'turc de 275 C. Lorsn18 le nylon fondu est pomp: il sort proprc';"'0:nt en jets par les trous et le filage commence immédiatement. Lorsr'ue le filage est interrompu soit par suite d'obstruction Tc,"nir111e due ru polymère sortant de 7¯'orifice, soit par l'rrêt du uomn-Ge, le fil^Ce reprend dès rue l'ob- struction disparit. On nettoie la filière par immersion dans de L'?cifl<=. nitrique conc0ntr(, sans altérer le revpte'lellt. de poljçtitr".îlu=tro4thy.lène ou sa liaison avec le :'létal.
On consta- te aussi ue la liaison du polymère avec le TItl n'est. pas a,lt;:rc:e p"r le nylor fondu ou p^r la tsr.'pr?ture ilev4e appli-
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OU(8.
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Corv:e contre-épreuve, on procède au filage du moere
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type de nylon dans des conditions semblables à travers une
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iiliër<7 en ^cier inoxydable conventionnelle. p de frouents inter.T^l7.esle fil'' ;8nt fondu fil' vicnt en contact avec 10. f.ce externe 0r:, la filière et le 1'8.ti:::re fondue s'accumule et tombe en gouttes. On enlève ces accumulations Tl(cpninue"'e'1t "':is un résidu subsiste qui ".:,ène 12 r/patition de l'gouttage.
Après un ceL't'1in nombre de ces interruptions du filage il est nécessaire d'rêtc1' l'opération pour nettoyer la filière par Mes ,,;oye:18 cbà:oi=l1=es.
LX[;,:PL2 V.
----- On frotte vigoureusement la face externe de la f1- lière à nylon en ci0r inoxydable au moyen :"1.111. morceau de polytÓtré'fluoroÔthylène solide. On emploie cettp filièrE' pour le filage du nylon COT.1'e dans l'exemple IV. Le nylon fondu n'2dhre pas à 1? surf ce frottée et l'op<rnti0 da filage se fait par conséquent sans interrupti.ons±réxuemtes. On imper- ge 12 filière d'ms de lucide nitrique concentré chaude et elle
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se comporte alors pour le filage ultérieur du nylon de ln même manière que lorsqu'elle vient d'être frottée fraîchement au moyen de polytétrafluoroéthylène.
EXEMPLE VI.
-----------Un disque de polytétrafluoroéthylène de 5/8 pouce de diamètre et de 1/8 pouce d'épaisseur et percé de trous est employé pour le filage de viscose dnns un bain de coagulation acide. La viscose n'adhère pas à la filière et il ne se produit aucune corrosion de la filière par la viscose ou par le bain de coagulation.
EXEMPLE VII.
Une filière en alliage de platine est garnie d'inter- polymère de tétrafluoroéthylène/éthylène contenant 79% de tétrafluoroéthylène en immergeant la filière dans une dispersions. 20% de particules microscopiques du polymère dans de l'rdipate de biisobutyle, en soumettant la filière à la. cuisson à une tempé- rature de 360 C pendant 4 minutes et en la refroidissant dans l'eau. Le revêtement de même que se liaison avec le métal n'est pas altéré par son exposition à un acide ou alcali aqueux con- centre chaud.
Comme on l'a indiqué précédemment, des filières d'ex- trudage et des filières de filage suivant cette invention peuvent être établies entièrement ou partiellement en un polymère de tétrafluoroéthylène, les quantités relatives des matériaux em- ployés pour leur construction pouvant varier largement. La seule condition importante est que certaines surfaces soient, comme il a été dit, faites en polymère de tétrafluoroéthylène. Lors- qu'on emploie des revêtements de cette matière, on peut en faire varier largement l'épaisseur depuis une épaisseur microscopioue appliquée par frottage des surfaces rétalliques au moyen du polymère, jusqu'à des revêtements d'épaisseur considérable appli- qués par fusion.
L'effet atteint par un simple frottage de la surface métallique au moyen du polymère sont surprenants si l'on tient compte de la quantité extrêmement minime de matière dépo- sée et du fait que le dépôt ne doit pas nécessairement se pré- senter sous forme d'une pellicule continue.
Les polymères de tétrafluoroéthylène peuvent se classer en différents degrés ou nuances, depuis les matières à faible poids moléculaire présentant une certaine dureté ou une certaine plasticité et un point de fusion élevé jusqu'aux polymè- res à poids moléculaire élevé formant pellicules. La prépara- tion et les propriétés de polymères convenables sont décrites dans le brevet américain Plunkett n .2.230.654.
Bien que les polymères de tétrafluoroéthylène à l'état pur soient préférables pour l'exécution de cette invention, on peut employer des matières modifiées en vue d'2.utres applica- tions. On peut mélanger les polymères à d'autres substances en quantités variables. Les matières inertes qui peuvent convenir sont des éléments non métalliques finement divisés, tels que le carbone; des composés organiques tels que la silice, le spath fluor, le mica et la terre à foulon ; fibres minérales telles que l'amiante et le verre ; desflocons, grains et brins de métal.
Des fils de résistances de chauffage peuvent être noyés direc- tem.ent dans le polymère de tétrafluoroéthylène. Le polymère peut être du polytétrafluoroéthylène pur ou un copolymere préparé par copolymérisation de tétrafluoroéthylène avec de faibles quantités d'un autre composé organique polymérisable, tel que l'éthylène.
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Un avantage de la présente invention est de fournir
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une nouvelle filière r:l' extr1..1C1<' ge de construction relativement simple et économique et susceptible d'éviter en outre la difficulté constante à laquelle a donné lieu jusqu'à présent l'adhérence à la filière de la matière passant a travers la filière d'extrudage.
Un autre avantage est que les surfaces en polymère de tétralfuoro- éthylène des filières d'extrudpge suivant cette invention ne sont pas corrodées par les produits de décomposition à haute température des résines en cours d'extrudage et, en outre, ou'elles possèdent
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un degré suffisant les propri't=s de stabilité de L'orme, d'adhé- rence aux Totaux et de résistance à la chaleur.
Un avantage particulier de l'invention réside dans le fait au'elle procure une filière de filage perfectionnée % travers laquelle les résines, les masses de filage et autres substances analogues peuvent être refoulées sans difficulté lors de la mise en route du filage ou lors d'une interruption dans l'opération de filage par suite d'accumulations de la résine ou autre ratière sur la surface externe delr filière.
Comme on peut réaliser l'invention sous des forces visi-
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blement très différentes les unes des autres sans sl-'c-rter oye l'invention, il doit être entendu que celle-ci n'est pas limitée aux formes d'exécutionspéciales qui en ont été données à titre d'exemple.
REVENDICATIONS S
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1) Filière 1'extrudge, caractérisée en ce rue la surface nui vient en contact avec la matière à extruder est constitu,e essentielle',en d'un polynlère de t4trailuoro6thylène.
2) Filière d'extrudage suivant la revendication 1, c"r8.ctéris(e en ce cuvelle est constituée essentiellement d'un polymère (le e L' trfluoroétl1:ylène.
7) Filière d'extruda.ge suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est constituée de mtal dont toutes les surfaces qui doivent venir en contact avec la matière à
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extruder, sont garnies d'un polymère dp ttr8fluoroéthylène.
4) Filière de filage, cprC1ct(ris0e en ce ou'olleest fcJte en un polymère de t4trmiiuoroéthyléne ou présente une surfrc,, constituée essentiellement d'un polyr''re de ttrafluoroétY,ylène, ou qu'elle est constituée de m0t1 dont une face externe est garnie d'un polymère de' t-tr2fluoroétylène.
8 mots hors texte Approuva.