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Appareil et procédé perfectionnés pour la production de tubes et de pellicules tubulaires.
La présente invention se rapporte à un appareil et à un procédé perfectionnés pour la production de tubes, y compris les pellicules tubulaires, de {salières polymères thermoplastiques or- ganiques/.
Divers procèdes ont été décrits pour provoquer l'orienta- tion moléculaire des pellicules thermoplastiques organiques en les étirant à l'état solide. Le procdé le plus économique pour don- ner aux matières thermoplastiques une forme tabulaire est l'extru- sion à lestât fondu. Il est ensuite nécessaire de solidifier le tube extrudé.
Le brevet anglais n 741.963 décrit un procède pour la production de tubes ou de pellicules tubulaires à parois minces dans lequel on extrude continuellement sous-la forme d'un tube une matiëre thermpoplastique organique fondue et on extrait continuellement le tube vers le bas en substance verticalement à partir de la machine à extruder tandis qu'on maintient à l'in-
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t5rieur du tube un volume de gaz tel que le àcjré de 1;o1fle:#ent et la vitesse d'extraction du tube af:
a.ner¯t une réduction de l' 'rris- seur du tube, ce procédé étant caractérisa en ce qu'on fcit passer
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le tube gonflé par un passage qui, au soins à l'entrée du tube, a
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une section transversale pratiquement circulaire et qui est bai=nô
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intérieurement par un liquide de refroidissement qui coule vers
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le bas en contact avec toute la surface externe eu tube ou pelli- cule tubulaire lorsqu'il traverse le tassage. Lp raroi du '::;2 sse.,::e est de préférence refroidie par un liquide ci= c.àlc.?t µ. l'intérieur de cette paroi. Des dispositifs sont prévus pour éviter la for- mation de values d:2s la source d'alimentation âu ? iu.-.de de = - froidissement s'écoulant vers le bas.
Certaines 2tiles JOlß:??'45 ther'.opa:"tiq"es c=qa-;1<a.=#s doivent avoir un poids ##o14culaire sle7 ou 1 :,roducti.¯ de pellicules résistantes et elles doivent é.#re fondues à des te'- pératu.res relativement basses. Il en résulte ue ces :;ti'res ont de hautes viscosités aux températures l.::iaECii- tF :ent S',1=!iI'J.t'2iT S à leurs points de fusion et, afin d'obteïi'-r us tube cxtrud- dont 12 surface soit lisse, il est nécessaire à'uti? arr une te:.â rat-:r d'extrusion élevée, c' e2t--àire une te..1.-rt': t".;re (;;)nsidjl'é:b2.e .ent supérieure à la te-npërature à laquelle la ma re ço13r;=à=e fond ( ou encore la température à laquelle certaines mati%res p'Jly:Ùres passent de l'état solide à l'état fluide sans rfelle.ient fondre pal ce que la transition de l'état solide à l'état liquide est nrc- gressive) .
En outre ces matières pol yres ont tendance à coller
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aux surfaces métalliques et elles présentent entre leurs points de fusion et les températures auxquelles elles deviennent des
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fluides mobiles, une garsee étendue de températures dans laquelle cette tendance se produit. Le polyéthylène, en particulier le polyéthylène à haute densité (ayant une densit supérieure à 0,93), le polypropylène isotactique, les copoly-nres de chlorure de vinylidsne et de chlorure de vinyle (per exemple 80>;. de chlorure de vinylid.ne et 20ivo de chlorure de vinyle) et les coc7.;;¯.:r es de chlorure de vinylidsne et d'acrylonitrile (per exemple S 5% de chlorure de vinylidène et riz d'acrylonitrile) peuvent être
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citér ao=i1#e étant des matières pol.yr-.;9=rés de ce type.
Ainsi, d.ns Inapplication du procéda du brevet n:19is n 741.963 a ces ni" tisres polymères, il est nécessaire que le liquide de refroi-
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dissezent s'écoulant vers le bas refroidisse le tube extrudé fon-
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du sur une ge;ne étendue de températures avant ou':il ne devienne
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solide et perde sa tendance à coller aux surfaces. tétaniques. On a remarqué que cela conduit à des difficultés considérables pour
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'mettre en oeuvre le procédé du brevet anzliis n 741.963. Lorsque le tube fondu est tout d'abord conduit de 1s échine d'extrusion. par le passage aux rouleaux Qui l'enlèvsnt, c'e3t-h-èrc avant que le tube n'ait été gonflé, il est ovale en coui transversale et certaines parties du tube o-t tcnd,nce entrer en contact avec
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les parois du'passage tandis que le reste rase dans les rouleaux
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à l'état fondu.
A cause de la haute teneur en chaleur du. tube fondu et de sa forte géométrique indiquée ci-dessus, des ,arties
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du tube au début du processus ont tendance venir en contact di-
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rect avec les parois de la voie de passade etày td";4=er. Il en résulte que le tube a tendance à se rompre ],o::':::<:!u'on l'extrsit et souvent on ne réussit pas à f4.r df.;:;:--rrer l'opération. Cette tendance ne persiste pas lorsque le tube a ité ÛC3iI¯ contre la
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paroi du passade quand la marche continue du procède décrit ci-des-
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sus est bien en train. Plus le tube exùrud-' est :::13, pus il a tendance à coller et à se rompre et moindre c:.}t la température d'extrusion la plus basse pour une matière poly-i-.-re donnée, ce qui
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a pour résultat une tendance à coller et à se rompre.
La présente invention a pour but de fournir un appareil
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et un procédé perfectionnas pour le production de tubes, y compris les pellicules tubulaires, en aatires 1; .. "c: t'er;snl.stl.= es organiques, pzrtJ.cil14r ±2.exit celles dont les .J¯CtSit S 3 ¯' ut fondu sont telles qu'il faut les cxtruder a ce2 "G':. ,r;';rë -:;:';':C.3 con- 51.t.crcb e l6IIt plus élevées que le[: c? ^'. i : t':i ^S ii:;<qà>#11;zs eLles
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se solidifient.
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Suivant la présente invention, un proc{2 pour la pro- duction de tubes, y compris les pellicules t?i..i'c=s, en ''Jine
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matière t:1err::topL.stique or.;mlc1le dans le' uel le tube est extru- dé â l'état fondu à partir d'un orifice annuÜ1Íre et passe r-n passage baigne intérieurement par un liquide de refroidissement une différence de pression gazeuse suffisante étant créée entre l'intérieur et l'extérieur du tuhe pour le maintenir contre la pa-
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roi intérieure du passase, est caractérise en ce qu'au 'soins pen- dant le début de l'opération , le tube fondu est solidifie entre l'orifice d'extrusion et le passade, au oins sur sa surface,
par des jets de liquide de refroidissement diriges vers l'intérieur sur la surface extérieure du tube.
Suivant la présente invention aussi, un appareil pour l'exécution du procédé défini ci-dessus, est caractérisa en ce qu'il comprend essentiellement une filière d'extrusion ayant un
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orifice annulaire, des moyens pour '"maintenir une différence de rr'S. sion gazeuse entre l'intérieur et l'extérieur du tube extruaëj un passade 3rant la ;ne?se for;te en COU)8 transversale que l'orifice annulaire et par leque' le tube peut passer après.avoir été ex- trudé de la filière, ce passage étant également susceptible d'être baigné intérieurement par un liquide de refroidisse;
lent, une sour- ce de liquide de forme annulaire, qui de préférence peut être enlevée après le début de l'opération et sert à diriger des jpts ne liquide vers l'intérieur vers le tube, et un dispositif pour extraire le tube de la filière d'e::trusion et du passage..
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L'expression "annulaire" cosprend les forces fermées qui ne sont pas circula.ires. Co.:i..:odtf:3ent le tube est extrudé sous la fore d'un tube circulaire depuis un orifice anrulaire cir- culaire et le passage a -une coupe transversale circulaire.
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De préférence, pour faciliter l'ap-ra tim, la différence de pression gazeuse est obtenue en auy-cntant la jréssi.J-i 3. l'in- tc:r i eur du tube en introduisant du zaz par une entrée de gaz entourée par l'orifice d'extrusion.
Le gaz fourni à l'intérieur da tube est normalement de l'air, qui donne entière satisfaction parce que le poly ère est rapidement refroidi dans le procédé de la présente invention
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et qu'il ne peut se produire qu'un degré d'oxydation négligeable du polymère fondu. D'autres gaz, si on le désire des gaz inertes, par exemple le dioxyde de carbone ou l'azote, peuvent cependant être utilisés. D'autre part, la pression du gaz doit être réglée avec précision lorsque les polymëres précités sont extrudés, parce que cette pression doit n'être que juste suffisante pour amener le tube contre le liquide s'écoulant vers le bas de la paroi intérieure du passage.
Si on utilise une trop forte pression, le -tube gonflé fomre un bourrelet à l'entrée du passage et -1 cause de la viscosité élevée à l'état fondu de la matière poly.re, il ne prend pas la fore intérieure de la voie de passage et des rides se forcent sur ce tube.
Les jets de liquide sont, de préférence, lancés contre le tube sans aucune force. On a constaté que cela réduit la ten- dance à abîmer le tube. Ces jets de liquide et la source, circu- laire qui les fournit non seulement rendent aisé le démarrage de l'opération mais encore ont pour effet d'éviter les températures élevées et l'ébullition du liquide s'écoulant vers le bas de la paroi intérieure du passage à son premier contact avec le tube.
Les jets et leur source réduisent donc le risque eue le tube soit abîmé par cette ébullition.
De préférence, pour la facilité du fonctionnement, le passage est baigné intérieurement par un liquide de refroidisse- ment qui s'écoule dans le sens que le tube. De préférence également, le procédé de la présente invention est exécuté verti- calement vers le bas parce Qu'il est plus facile ainsi de produire @ des tubes ayant une épaisseur de paroi uniforme.
De préférence aussi, pour la facilité du fonctionnement et pour obtenir un mouilage complet du passade et du tube, le liquide de refroidis- sement est une solution aqueuse d'un a-ent rouillant, par exemple d'un agent contenant de 0,01% à 0,1% par volune d'un produit de condensation d'octylphnol et d'oxyde d'éthylène ("Lissapol-N") ou de lauryl sulfate de sodium. La quantité d'agent mouillant utilisée peut être suffisante pour assurer le mouillage effec-
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tif de la pellicule et du passage mais elle doit être inférieure à la quantité qui amène la formation d'un voile sur la pellicule produite.
Le diamètre intérieur du passade peut être égal ou in- férieur au diamètre extérieur de l'orifice d'extrusion, parce que 1-'extraction du tube par le dessous de l'appareil tend à provoquer une réduction du diamètre du tube. Cependant, il est préférable pour la facilité du démarrage de l'opération au début du procà- dé de la présente invention, que le diamètreinterne du passage soit plus grand que le diantre externe de l'orifice d'extrusion, c'est-à-dire de 5 à 50% plus grand. L'écoulement du liquide sur les parois intérieures de la voie de passage est aussi, de pré- férence, réglé de façon à réduire la formation de vagues.
Cela peut être réalisé comme décrit dans le brevet allais n 741.963 ou en amenant le liquide à couler sur la paroi interne du passade en un courant de faible épaisseur sur une surface pratique lent plate.
Le liquide sur la surface du tube après la traversée du passage peut être enlevé par le procédé décrit dans la dépende de brevet anglais n 20249/55.
Le dispositif d'extraction du tube au-dessous de l'appa- reil est de préférence un système de rouleaux pinceurs qui apla- tissent le tube et le rendent ainsi étanche ce qui empêche le gaz de s'en échapper. Ce systène de rouleaux pinceurs est de préférence précédé par des guidages, par exemple une série de rou- leaux fous qui aplatissent le tube avant ou'il ne traverse le système.
Un procédé qui donne entière satisfaction pour étirer et conférer l'orientation moléculaire voulue au tube produit par le procédé de la présente invention à partir de polypropylène isotactique est décrit dans la damande de brevet anglais n 28625/57.
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Les dessins annexés et la description aonnée ci-a?r=s
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du procédé ne visent qu'à illustrer la présente invention étant évident que l'invention n'y est en aucune mainère limitée. La description se rapporte à la production de polypropylne iso tac- tiue tubulaire pouvant être étiré pour donner une pellicule tubulaire ayant l'orientation désirée.
Les Figs.l et 2 sont des vues en coupe verticale trans- versale illustrant l'appareil de.la présente invention, la Fig.l correspondant au début du procédé et la Fig.2 à la marche en con- tinu du procédé.
Sur les figures , 1 désigne une filière d'extrusion formant un orifice d'extrusion annulaire circulaire ; 2 est une source d'air passant au travers de la filière ; 3 est le tube polymère thermoplastique organique extrudé et fluide; 4 est une rampe circulaire à jets d'eau, ces jets étant dirigés vers l'inti- rieur sur le tube et 5 désigne les conduites amenant l'eau à cette source. 6 est un cylindre en laiton dont le diamëtre Interne est légèrement supérieur au diamètre externe de l'orifice d'extrusion constitué par la filière 1.
Les parois de ce cylindre sont re- froidies par de l'eau circulant dans la chemise 7 de la conduite 8 vers la conduite 9 ; lachemise 7 contient un systéme de chi- canes (non représentées) pour assurer le refroidissementuniforme de la paroi intérieure du cylindre 6. De l'eau amenée à l'exté- rieur du cylindre 6 par la conduite 10 coule sur le dessus plat 11 du cylindre et vers le bas contre ses parois intérieures.
En dessous de ce cylindre il y a un dispositif 12 pour enlever l'eau de la surface du tube produit par le procédé de la présente inven- tion, ce dispositif étant décrit dans la de ande de brevet anglais n 20249/55. En dessous de ce dispositif se trovent deux séries de rouleaux fous 13 qui aplatissent le tube, et en dessous de ceux-ci se trouvent des rouleaux pinceurs 14 garnis de caoutchouc qui extraient le tube et qui , en pinçant le tube, empêchent aussi l'air de s'en échapper.
Sur la Fig.l , le tube extrudé est représenté apras qu'il ait été engagé entre les rouleaux pinceurs 14 mais avant que l'air sous pression de la source 2 l'ait gonflé. Le tube
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extrudé est cependant solidifié par les jets d'eau de la rampe 4 avant de passer entre les rouleaux 14.
Sur la Fig.2 , le tube est gonfle par l'air sous pres- sion de la source 2 qui l'applique contre la paroi intérieure du cylindre en laiton 6 constituant le passage dans lequel passe le tube. Le tube entre ensuite en contact avec le dispasitif 12 qui enlève l'eau de sa surface. Sur la Fig.2, on a représente en 15 la pellicule aplatie, prête à être emmagasinée ou à subir un autre traitement.
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Dans un exemple d'exécution du proc..r:-', on extrude verticalement vers le bas du polypropylne isotactique d't vis- cosité à 1'état fondu de 10 poises à 190 C mesur..:e au VÜD2"'::J.?tre à plaques parallèles et le poids spécifique 0,905, au tr' -.ïrs d'une filière annulaire de 2,024 pouces (51 1.#.=) de dirtre e:t,:,rI> avec des lèvres écartées de 0,030 pouce (0,75 :nr.1). La vi t-.::;se d'extrusion est de 19 livres/heure (8,61 'cg/h). La te'1pr<:. ture maximitn dc la cuve d'extrusion est de 246 C, la température de la filière de 255 C et la température des livres de la filière de 256 C .
La rampe à jets d'eau 4 comporte 18 trous de diantre d'environ 0,040 pouce (imm) écartés uniformément sur la source en formant un cercle de 2 3/4 pouces (70 mm) de diamètre pour donner des jets d'eau dirigés horizontalement vers l'intérieur . Le la- mètre interne du cylindre en laiton, c'est-à-dire du passage 6, est de 2 3/8 pouces (60 mm).
L'eau (qui contient 0,03% par volume d'un produit de
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condensation d'octylphénol et d'oxyde d'ethylsne ("Lissaool-N") coule sur les parois internes du passage 6 depuis la conduite 10 à raison de 7,9 gallons/heure (35,61/h) et circule dans la chemise 7 pour refroidir les parois du passage 6 à raison de 75 gallons/heure (340 1/h).
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La vitesse circonférentielle des rouleaux p ;::ceurs 14 est est de 5 pieds/minute (1,5m/min). La pression d'air à la sour- ce 2 est de 2 pouces (50 mm) d'eau. Cette pression d'air est
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rigoureuseazent réglée. On obtient du polypropylène isotactique
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tubulaire aplati de 3 1/2 pouce (89 mm) de large et de 0,025 pouce (0,6 mm) d'épaisseur.
On extrude de la même manière du polyéthylëne de densi- té élevée dont l'inde;: à l'état fondu est de 1,3 x 104 poises .ne- suré à 190 C et dont la densité nominale ( à l'état amorphe) est de 0,96 ("Marlex - type 50" ou "Rigidex - 50") et on le refroidit depuis une température maximum de la cuve d'extrusion de 230 C, la filière et les lèvres de la filière ayant des températures de 240 et de 241 C en utilisant l'appareil décrit dans le dessin.
L'extrusion s'opère à raison de 20,6 livres/heure (9,3 kg/h).
L'alimentation d'eau et les vitesses d'entraînement des rouleaux pinceurs sont telles que décrites pour le polypropylne et la pression d'air fournie par la source 2 est de 2 pouces (50 mm) d'eau. On obtient une pellicule tubulaire aplatie de 3 1/2 pouces (89 mm) de large et de 0,025 pouce (0,6 mm) d'épaisseur.
On extrude de la même manière du polyéthylèe à basse densité dont la viscosité à l'état fondu est de 1 x 104 poises mesurée.à 190 C et dont la densité nominale ( à l'état amorphe) est de .0,92 ("Alkatène 7") et or. le refroidit pour obtenir une pellicule tubulaire aplatie de 3 1/2 pouces (S9 mm) de large et 0,025 pouce (0,6 mm) d'épaisseur. La température de la cuve d'extrusion est 150 C et les températures de la filière et des lèvres de la filière de 160 C. La vitesse d'extrusion est 19,7 livres/heure (8,93 kg/h).
REVENDICATIONS.
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