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de pellicules tubu.Laires.
La présente invention se rapporte à un appareil et à un procede perfectionnes pour la production de tubes, y compris les pellicules tubulaires, de matières polymères thermoplastiques organiques .
Divers procèdes ont ete décrits pour provoquer l'orienta-
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étirant à l'état solide. Le procédé le plus économique pour donner aux matières thermoplastiques une forme tubulaire est l'extru-
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tube extrudé. Le brevet anglais n[deg.] 741.963 décrit un procédé
pour la production de tubes ou de pellicules tubulaires à parois minces dans lequel on extrude continuellement sous la forme d'un
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continuellement le tube vers le bas_en substance verticalement à partir de la machine à extruder tandis qu'on maintient à l'intérieur du tube un volume de gaz tel que le degré de gonflement
et la vitesse d'extraction du tube amènent une réduction de l'épaisseur du tube, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on fait passer le tube gonflé par un passage qui, au moins à l'entrée du tube, a une section transversale pratiquement circulaire et qui est baigné intérieurement par un liquide de refroidissement qui coule vers
le bas en contact avec toute la surface externe du tube ou pellicule tubulaire lorsqu'il traverse le passage. La paroi du passage est de préférence refroidie par un liquide circulant à l'intérieur de cette paroi. Des dispositifs sont prévus pour éviter la formation de vagues dans la source d'alimentation du liquide de refroidissement s'écoulant vers le bas.
Certaines matières polymères thermoplastiques organiques doivent avoir un poids moléculaire élevé pour la production de pellicules résistantes, et elles doivent être fondues à des températures relativement basses. Il en résulte que ces matières ont de hautes viscosités aux températures immédiatement supérieures à leurs points de fusion et, afin d'obtenir un tube extrudé dont la surface soit lisse,.il est nécessaire d'utiliser une température d'extrusion élevée, c'est-à-dire une température considérablement supérieure à la température à. laquelle la matière polymère fond
(ou encore la température à laquelle certaines matières polymères passent de l'état solide à l'état fluide sans réellement fondre parce que la transition de l'état solide à l'état liquide est progressive). En outre ces matières polymères ont tendance à coller
-aux surfaces métalliques et elles présentent entre leurs points de fusion et les températures auxquelles elles deviennent des fluides mobiles, une gamme étendue de températures dans laquelle cette tendance se produit. Le polyéthylène, en particulier le polyéthylène à haute densité (ayant une densité supérieure à
0,93), le polypropylène isotactique, les copolymères de chlorure
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chlorure de vinylidène et 15% d'acrylonitrile) peuvent être
cités comme étant des matières polymères de ce type. Ainsi,
dans l'application du procédé du brevet anglais n[deg.] 741.963 à
ces matières polymères, il est nécessaire que le liquide de refroidissement spéculant vers le bas refroidisse le tube extrudé fondu sur une gamme étendue de températures avant qu'il ne devienne solide et perde sa tendance à coller aux surfaces métalliques.
On a remarqué que cela. conduit à des difficultés considérables pour mettre en oeuvre le procédé du brevet anglais n[deg.] 741.963. Lorsque le tube fondu est tout d'abord conduit de la machine d'extrusion par le passage aux rouleaux qui l'enlèvent, c'est-à-dire avant que le tube n'ait été gonflé, il est ovale en coupe transversale et certaines parties du tube ont tendance à entrer en contact avec 'les parois du passage tandis que le reste passe dans les rouleaux à l'état fondu. A cause de la haute teneur en chaleur du tube fondu et de sa forme géométrique indiquée ci-dessus, des parties du tube au début -du processus ont tendance à venir en contact direct avec les parois de la voie de passage et à y adhérer. Il en résulte que le tube a tendance à se rompre lorsqu'on l'extrait et souvent on ne réussit pas à faire démarrer l'opération.
Cette tendance ne persiste pas lorsque le tube a été gonflé contre la paroi du passage quand la marche continue du procédé décrit ci-des-
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tendance à coller et à se rompre et moindre est la température d'extrusiou la plus basse pour une matière polymère donnée, ce qui a pour résultat une tendance à coller et à se rompre.
La présente invention a pour but de fournir un appareil et un procédé perfectionnés pour la production de tubes, y compris les pellicules tubulaires, en matières polymères thermoplastiques organiques, particulièrement celles dont les viscosités à l'état fondu sont telles qu'il faut les extruder à des températures con-sidérablement plus élevées que les températures auxquelles elles se solidifient.
Suivant le brevet principal n[deg.] 582.204, un procédé pour la production de tubes, y compris les pellicules tubulaires, en une matière thermoplastique organique dans lequel le tube est ex- trudé à l'état fondu à partir d'un orifice annulaire et passe par un passage baigné intérieurement par un liquide de refroidissement, une différence de pression gazeuse suffisante étant crée entre l'intérieur et l'extérieur du tube pour le maintenir contre la paroi intérieure du passage, est caractérisé en ce qu'au moins pen- dant le début de l'opération, le tube fondu est solidifié entre l'orifice d'extrusion et le passage, au moins sur sa surface, par des jets de liquide de refroidissement dirigés vers l'intérieur sur la surface extérieure du tube.
Suivant le brevet principal n[deg.] 582.204 aussi, un appareil pour l'exécution du procédé défini ci-dessus, est caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement une filière d'extrusion ayant un orifice annulaire, des moyens pour maintenir une différence de pression gazeuse entre l'intérieur et l'extérieur du tube extrudé,
un passage ayant la même forme en coupe transversale que l'orifice annulaire et par lequel le tube peut passer après avoir été extrudé de la filière, ce passage étant également susceptible d'être
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levée après le début de l'opération et sert à diriger des jets de liquide vers l'intérieur vers le tube, et un dispositif pour extraire le tube de la filière d'extrusion et du passage.
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quide de refroidissement pouvait être dirigé vers l'intérieur, depuis une source circonférentielle comportant un seul orifice pour le jet, sur la surface extérieure du tube.
L'expression "annulaire" comprend les formes fermées
qui ne sont pas circulaires. Commodément, le tube est extrudé
sous la forme d'un tube circulaire depuis un orifice annulaire cir- culaire et le passage a une coupe transversale circulaire.
De préférence, pour faciliter l'opération, la différence de pression gazeuse est obtenue en augmentant la pression à l'intérieur du tube en introduisant du gaz par une entrée de gaz entourée par l'orifice d'extrusion.
Le gaz fourni à l'intérieur du tube est normalement de l'air, qui donne entière satisfaction parce que le polymère est rapidement refroidi dans le procédé de la présente invention
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 polymères 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 forme un bourrelet à l'entrée du passage et à cause
de la viscosité élevée à l'état fondu de la matière polymère; il
ne prend pas la forme intérieure de la voie de passage et des rides se forment sur ce tube.
Le jet de liquide est, de préférence, lancé contre le
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ce à abîmer le tube. Ce jet de liquide et la source circulaire
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re ont pour effet d'éviter les températures élevées et l'ébulli- tion du liquide s'écoulant vers le bas de la paroi intérieure du passage à son premier contact avec le tube. Le jet et sa source réduisent donc le risque que 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 même sens que le tube. De préférence
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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 mouillage complet du passage et du tube, le liquide de refroidissement est une solution aqueuse d'un agent mouillant, par exemple d'un agent contenant de 0,01 à 0,1% par volume d'un produit de condensation d'octylphénol 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 effectif de la pellicule et du passage mais elle doit être inférieure
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produite.
Le diamètre intérieur du passage peut être égal ou inférieur au diamètre extérieur de l'orifice d'extrusion, parce que l'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 procédé de la présente invention, que le diamètre interne du passage soit plus grand que le diamètre externe de l'orifice d'extrusion,
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les parois intérieures de la voie de passage est aussi, de préférence, réglé de façon à réduire la formation de vagues. Cela peut être réalisé comme décrit dans le brevet anglais n[deg.] 741.963 ou en amenant le liquide à couler sur la paroi interne du passage en un courant de faible épaisseur sur une surface pratiquement plate.
Le liquide sur la surface du tube après la traversée du passage peut être enlevé par le procédé décrit dans la demande de brevet anglais n[deg.] 20249/55.
Le dispositif d'extraction du tube au-dessous de l'appareil est de préférence un système de rouleaux pinceurs qui aplatissent le tube et le rendent ainsi étanche ce qui empêche le
gaz de s'en échapper. Ce système de rouleaux pinceurs est de préférence précédé par des guidages, par exemple une série de rou-leaux fous qui aplatissent le tube avant qu'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 aemande de brevet anglais
n[deg.] 28625/57.
Les dessins annexés et la description donnée ci-après du procédé ne visent qu'à illustrer la présente invention, étant évident que l'invention n'y est en aucune manière limitée. La description se rapporte à la production de polypropylène isotactique tubulaire pouvant être étiré pour donner une pellicule tubulaire ayant l'orientation désirée.
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correspondant au début du procédé et la Fig. 2 à la marche en continu du procédé.
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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 source circulaire pour un jet d'eau, ce jet étant dirigé vers l'inté. rieur sur le tube et 5 désigne les conduites amenant l'eau à cette source, b est un cylindre en laiton dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre externe de l'orifice d'extrusion constitué par la filière 1. Les parois de ce cylindre sont refroidies par de l'eau circulant dans la chemise 7 de la conduite 8 vers la conduite 9; la chemise 7 contient un système de chi-. canes (non représentées) pour assurer le refroidissement uniforme de la paroi intérieure du cylindre b.
De l'eau amenée à l'extérieur 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 invention, ce dispositif étant décrit dans la demande de brevet anglais n[deg.] 20249/55. En dessous de ce dispositif se trouvent 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 d'en échapper.
Sur la Fig. 1, le tube extrudé est représenté après
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 extrudé est cependant solidifié par le jet d'eau de la source 4 avant de passer entre les rouleaux 14.
Sur la Fig. 2, le tube est gonflé par l'air sous pression de la source 2 qui l'applique contre la paroi intérieure du cylindre en laiton b constituant le passage dans lequel passe le tube. Le tube entre ensuite en contact avec le dispositif 12
qui enlève l'eau de sa surface. Sur la Fig. 2, on a représenté en
15 la pellicule aplatie, prête à être emmagasinée ou à subir un autre traitement.
Dans un exemple d'éxécution du procédé, on extrude verticalement vers le bas du polypropylène isotactique d'une viscosité à l'état fondu de 10 poises de 190[deg.]C mesurée au viscosimètre à plaques parallèles et le poids spécifique 0,905, au travers d'une filière annulaire de 2,024 pouces (51mm) de diamètre externe avec des lèvres écartées de O,OJO pouce (0,75 mm). La vitesse
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maximum de la cuve d'extrusion est de 24b[deg.]C, la température de la filière de 255[deg.]C et la température des lèvres de la filière de 25b[deg.]C. La source d'eau 4 comporte une fente de largeur uni-
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(70 mm) pour donner un jet d'eau dirigé horizontalement vers l'inté-
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L'eau (qui contient 0,03% par volume d'un produit de
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coule sur les parois internes du passage 6 depuis la conduite
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chemise 7 pour refroidir les parois du passage 6 à raison de
75 gallons/heure (340 1/h).
La vitesse circonférentielle des rouleaux pinceurs 14 est de 5 pieds/minute (1,5 m/min). La pression d'air à la source 2 est de 2 pouces (50 mm) d'eau. Cette pression d'air est rigoureusement réglée. Ou obtient du polypropylène isotactique tubulaire aplati de 3 1/2 pouce (89 mm) de large et de 0,025 pouce
(0)6mm) d'épaisseur).
On extrude de la même manière du polyéthylene de densité élevée dont l'index à l'état fondu est de 1,3 x 104 poises mesuré à 190[deg.]C et dont la densité nominale (à l'état amorphe) est de 0,96 ("Marlex - type 50" ou "Rigiaex - 50")et on le refroidit depuis une température maximum de la cuve d'extrusion de 230[deg.]C, la filière et les lèvres de la filière ayant des températures de
240 et de 241[deg.]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 polypropylène 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 Douces
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On extrude de la même manière du polyéthylène à basse
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une pellicule tubulaire aplatie de 3 1/2 pouces (89 mm) de large et 0,025 pouce (0,6 mm) d'épaisseur. La température de la cuve d'extrusion est 150[deg.]C et les températures de la filière et des lèvres de la filière-de 160[deg.]C. La vitesse Ci'extrusion est de 19,7
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la production de tubes, y compris les pellicules tubulaires, en une matière polymère thermoplastique organique, suivant le brevet principal n[deg.] 582.204, dans lequel le tube est extrudé à l'état fondu d'un orifice annulaire et passe ensuite par un passage baigné intérieurement par un liquide de refroidissement, une différence de pression gazeuse suffisante régnant entre l'intérieur et l'extérieur du tube pour le maintenir contre l'intérieur du passage, caractérisé en ce qu'au moins pendant le début de l'opération le tube fondu est solidifié entre la filière d'extrusion et le passage, au moins en-surface, par un liquide de refroidissement dirigé vers l'intérieur, depuis une source circonférentielle comportant un seul orifice pour le jet, sur la surface extérieure du tube.