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L'invention concerne la production en continu de
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barrée et de profilée en matières thermoplaatiquea a. étroite zone de fusion, comme les polyamides, les polyuréthane* à groupes oarbonamidee se répétant dans la chaîne, les polyolé. fines et les po.yanétale.
Par suite de certaines propriétés de ces matières thermoplastlquesi par exemple leurs 'point. de fusion" très* serrés et la viaeoaite relativement faible de la Mtae fondu., il est difficile de produire, ourtout en continu, des barre$ ou des boudins* La figure 1 du demain annexa illustre le*
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processus et déroulant lors de la production de corps nouldat obtenue en laissant durcir en continu des matières plastique$ fondues dans une forme refroidie,
La forme 2 reçoit la masse fondue 1 qui durcit d'abord dans ses nones extérieures La
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phase encore liquide forme à l1 intérieur un cône 3 dont l'angle a est d'autant plus obtus que la vitesse de lo11d1t1- cation de la masse fondue *et plue grande et que le débit ( = vitesse de sortie) de la matière plastique est plue faible.
La production de profilée en matières thermoplastiques à étroite zone de fusion présente des difficultés, en particulier pour
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les objets à section de grande surface, car à de grande vites- ses de sortie$ l'angle a du cône devient plue petit @ lorsque la nasse fondue est amenée avec une haute pression dans la
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forme, on ne peut pas toujours éviter la formation se retaseu- res et de tensions internes, car elle n'est plue suffisamment
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mobile lorsqu'elle se solidifie dans un cône étroit.
On doit donc veiller à ce que l'objet (barre ou profilé) sorte à une vitesse telle que l'angle a du cône soit aussi grand que pos- sible, ce qu'on ne peut toutefois obtenir qu'avec de faibles débits (vitesses de sortie)* .Suivant un procédé connu, la matière plastique fondue est pressée en continu dans des dispositifs de formage. es frictions trop fortes entre l'objet et le tube sont évitées par lubrification de ce dernier.
On connaît, en outre, un procédé pour la production en continu de boudins exempts de bulles, par compression de matières plastiques organiques dans un tube refroidi dans lequel la pression de retour nécessaire est produite par un anneau de la matière plastique, formé par refroidissement et serré contre la paroi du tube par la force de compression.
Dans le cas des polyamides, une variation du refroidissement et/ou de la force de la compression influe sur le degré de la pression de retour exercée par la surface de l'anneau en con- tact sous friction avec la paroi de la forme.
Enfin, on sait qu'il est possible de fabriquer en continu dos barres, des profiles et des tubes en matières thermoplastiques à l'aide d'une boudineuse, en réglant soigneu- sement la prossion et la température de la masse fondue, et en montant, en outre, un raccordement métallique mauvais conducteur de la chaleur entre la conduite d'amenée et la forme.
Dans les procédés précités, les tubes et profilés à section de grande surface ne peuvent être produits qu'à des vitesse?relativement faibles.
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Or, on a trouvé qu'on peut produire en continu des barreset des profilée exempts de tensions internée et de rotas- sures, à partir de matières thermoplastiques à étroite zone de fusion, par amenée de la masse fondue à l'aide d'un dispo- sitif d'entraînement dans une forme refroidie, durcissement extérieur de la masse fondue et évacuation du corps forme, lorsqu'on brasse la masse fondue qui forme un cône à l'inté- rieur du corps moulé extérieurement solidifie. Grâce à ce brassage, la solidification est accélérée et une formation de gel est évitée dans une large mesure* Lee barres et pro- filés peuvent ainsi être fabriqués à une grande vitesse, sans formation de retassures ou de notables tensions internes.
En outre, l'agitation de la masse fondue assure une évacuation plue rapide de la chaleur, tous les profilés, même ceux à sec- tion de grande surface, sont bien homogènes et possèdent une structura finement cristalline %fin, mime. le matières sensibles à la chaleur sont moins fortement dégradées que lorsqu'on opère suivant des procédés déjà connus.
Les polyamides ou les polyuréthanes à groupes oarbon- amide se répétant dans la chaîne, qui conviennent pour la fabrication de barres ou de profilés suivant la présente invention, peuvent être produits par des procédés connus, le cas échéant en présence de catalyseurs neutres ou acides , à.partir des produits suivants t @@ Laotames contenant 4 à 12 atomes de carbone dans le cycle, comme le caprolactame, l'oenantholaotame, le oapryl- lactame ou le laurinoactame.
2) Les sels de diamines, comme l'hexaméthylène-diamine, l'actaméthylène-diamine, la décaméthylène-ciamine, le bis-(ami- no-4 oyclohexyl)-méthane, la dodécaméthylène-diamine, le
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diun,xa,5 5 toluène, le âiamirom6thy7,w1,4 oyolohexanw et les aoiclea dioarboxyliques, comme l'acide adipique, l'aoida aube* - riqu9j, lucide adbaolquet l'acide undeoanedicarboxyliqua, l'acide heptad(!oMtedioarboxyliquCt 3) Len diisocyanatad, comme 1'hexamdthyi ed3:isoayaanate , ou le toluylénedilooayanate) et les diola, comme le butenediol, ; l'hexanediol et 1-luf.-tanud4o*l, de môme toua les mélangea des composa indiqués
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tous 1 et 2.
Comme poldol6fines appropriera on citera leu polv- *! êthylhnefi d'une don iii5 du 3, 9i 6 é. 09965# le polypropylène leotaotique, leu oo.uymx dldtliylène avec d'autres ol6llnots qui peuvent dire pvâimvàv selon des prooddés connus.
Comme polyaoétala ouiivionnent en particulier le polytormald6hyde aodlylé, ainsi que les coj)olymbres de for- maldéhyde ou de trioxitne avec des oxydée d'alooyienet
Le dispositif pour la solidification en continu, à partir de l'extérieur d'une masse fondue de thermoplastique à étroite zone de fusion, dans une fores refroidie à laquelle on amène ladite masse, est caractérisé par un arbre rotatif
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logé en porte-à-faux,
allant jusqu'à une certaine partie ou jusqu'au bout de la forme et qui est prolongé ooaxialement par un agitateur n'amenuisant en forme de cône dans la direc- tion de l'écoulement*
Conviennent, par exemple, comme dispositif d'entrai- nement pour l'amenée de la matière plastique fondue, les bou-
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dineusea (extrudeuses) ohauffablea et refroidieuables, hu moyen denquelloa les mati,'ires plastiquée peuvent être fondues et transporte sotte presaion, dans la forme refroidit' Sont approprié également les appareillages de fusion,
d'où des
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pompée à piston ou à engrenage transportent la masse fondue dans 'la forme refroidie
Pour la production de barrât ou de Profilée selon le procédé par coulée, la masse fendue est introduits prati- quement sand pression dune la forme refroidit à l'aide de pompée ou bien on la fait couler d'un récipient dont l'orifice de vidange est plus élevé que l'ouverture de la forme, dans lequel on a fait fondre la matière plastique. Par coulée on entend,dans ce cas, la fabrication de barres ou de profilas à l'aide d'une forme tubulaire refroidie) disposée verticale- ment,
la barre ou le profilé étant ensuite retirés à l'aide d'un dispositif approprié (voir figure 3).
Peuvent être utilisées comme formes refroidssables pour la production de profiles ou de barres, celles qui sont déjà utilisées pour l'extrusion ou la coulée de matières thermoplastiques, par exemple les formée tubulaires aveo ou sans calibrage par le vide.
La forme des arbres rotatif@ du système d'entraîne- ment variera suivant le système* Pour une boudineuse, on utilisera avantageusement un arbre en forme de vis sans fin dont le pas sera adapté à la visoosité de la matière plastique.
Pour des thermoplastiques d'une viscosité allant de 5 x 103 à 1 x 105 poises, des pas de 3 à 5 mm sont particulièrement bien appropries. Les arbres, qui seront entraînés de préférence par un moteur, peuvent toutefois aussi avoir la forme d'une spirale, d'un cône lisse ou d'une lame en forme de coin.
Pour les matières plastiques dont la viscosité à l'état fondu est inférieure à 104 poises, le jeu radial dans le cylindre ne devra en outre pas dépasser 0,1 mm, sinon il se présenterait des difficultés lors de l'entraînement. La partis
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de l'arbre en porte-à-faux peut se terminer directement au point de liaison entre la forme et le dispositif d'entraîne- ment, mais elle peut aussi pénétrer dans le cône de la masse fondue.
Comme agitateur approprie pour brasser la casse fondue dans le cône conviennent les spirales, les lamés en forme de coin, les cônes ou, de préférence, les vis sans fin.
Dans tous Ion cas, on emploiera un agitateur s'aminoissant en forme de cône dans la direction de l'écoulement. lies agitateurs iront, de préférence, jusqu'à la pointe du cône de la masse fondue ou ne pénétreront que dans une partie de celui-ci. Il est indiqué d'utiliser un agitateur dont la forme aura été adaptée dans une large mesure à celle du coin ou du cône que forma la masse fondue à cet effet on peut se baser sur les relations exposées au début. L'agitateur peut être fixé à l'arbre qui oera entraîné, de préférence par un moteur, par exemple par soudure, ou aussi par des brides, par vissage, eto.., l'arbre et l'agitateur étant dans une direction ooaxiale.
Pour certains polyacétals dont les masses fondues ont tendande à se décomposer par autooatalyse, notamment à des températures trop élevées, on veillera à ce que l'agitateur ait une forme bien appropriée au point de vue rhéologique,
En raccordant la forme refroidissable à une boudin,uN se, on peut, pour éviter un passage de chaleur, intercaler entre la forme et la tête du cylindre un disque isolant, par exemple en amiante on peut aussi diminuer le diamètre de la section en acier au point de liaison entre la forme et la tête du cylindre,
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Pour retirer la barre ou le profilé formé, on peut utiliser les dispositifs connue,
comme par exemple des paires de rouleaux ou des chenilles*
Toutes les pièces de l'appareillas., . l'exception du disque isolant,seront de préférence en métal.
A titre indicatif Maie nullement limitatif, on a représenté au dessin annexa des exemples de réalisation du dispositif conforme à la présente invention, pour le brassage du cône de masse fondue lors de la fabrication en continu de barrée ou de profilée par solidification de la masse, à partir des zones extérieures dans une forme refroidie, et avec emploi d'une boudineuse comme dispositif d'entraînement.
A la figure 2, la vis sans fin 1 de la boudineuse chauffable et refroidis- sable, est prolongea par un agitateur hélicoïdal conique 2, de façon que la masse fondue 3 soit remuée dans le cône 4 formé par cette masse, si possible usqu'à la pointe de ce cône* La forme refroidssable 5 se compose d'un tube cylin- drique avec chemise de refroidissement à l'eau, fixé à la tête du cylindre 6 de la via sans fin$ La transmission de chaleur entre la tète du cylindre 6 et la forme refroidissa- ble, est diminuée en réduisant le plus possible la section d'acier 7 au point de reaccordement.
Oomme agent de refroidie-' sèment 8, on utilisera, de préférence, de l'eau ou tout autre fluide connut 9 est le pas de vis sans fin de la zone de pompage, 10 représente le corps moulé solidifié, 11 est le passage vers la forme refroidie.
Des figures 3, 4 et 5 représentent d'autres dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente Inventions Dans la forme 5, disposée verticalement et refroidie par le fluide 8, avantageusement pourvue de perforations pour produire
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une dépression, on amène par la conduite 12 la manze fondue, le oorpe moulé solidifié 10 étant retiré à l'aide d'une paire de rouleaux 13 à une vitesse correspondant a celle de la for- mation de l'objet. Le cône de matière fondue 4 est bra886 h l'aida de l'agitateur 2 fixé à l'arbre 14. 15 est un dispoei- tif de refroidissement supplémentaire.
Dans le cas le plus
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11mp1.e. il out composa d'un Luba annulaire muni sur le côté intérieur de trou d6flquelo 8'ohapp. l'eau de retro1d1ft't- aont, Four la fabrication de profilés ou de barres à l'aide d'un dispositif prrr4 conforme à l'invention (figure 2)o on règle la preaoion et le débit de la masse fondue en choisie- saut la longueur et la profondeur de la zone de pompage de la vis sans fin.
ainsi que le nombre de tours de cette dernière , suivant le poids moléculaire de la matière plastique* Un contrôle de la pression au moyen d'un manomètre et/ou l'emploi d'un détendeur ne sont pas nécessaires Le procède conforme
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z la présente invention n'entrutne donc que de faibles d'pen- ato d'appareillage. Il est indiqué de régler les tompératu don zones de chauffage du cylindre de la vis avec une toléran-
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ce de 0 bzz" go Le corps moulé (barre ou profilé) n'est pas tiré, mais guid par une paire da rouleaux à la viteeoe lui- vant l'épaisseur de l'objet à obtenir et la nature de la ma- tiare plastique.
Le nombre de tours de la vis sans fin est réglé de mabière que la masse fondue soit pressée dans la forme et que le corps moulé durci extérieurement (barre ou profilé) soit poussé hors de la forme. les conditions de tra- vail pour la produotiun en continu de barres de polyamide-6 reseortent de la figure 6.
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Dans cette figure @
Vm = vitesse de sortie maximale (m/h) Q débit (kg/h)
Lk = longueur du cône de masse fondue (m)
D = diamètre de la barre (en mm).
Dans le tableau 1 on a décrit, en outre, les conditions de production de barre$ ou de profilé va polyéthylèns ou en polyformaldéhyde.
Pour la fabrication de profilés, à l'aide du procède par coulée, les dispositifs décrits précédemment et ceux représenté* par les figures 3, 4 et 5, pauvent, par exemple, très bien être employés. La masse fondue est amende pratique- meut sana pression par la conduite d'amenée 12 à la buée ver- tioale de refroidissement, 5 (dispositif de formage)* Pour le démarrage, or. introduit par le bas dans la buée de refroi- dissement un profilé maintenu par les rouleaux délivreurs 13.
Ce profilé a la forme de la buse et présente au oentre un évidement conique. A l'aide d'une vie cane fin mobile, de forme conique, pénétrant dans le cône de masse fondue 4' et qui pour le d'marrae, aura été chauffé à la température de cette dernière, la masse est entraînée au delà de la longueur due à la pesanteur, en direction de la pointe du cône. La vis conique est fixée directement à l'arbre entraîné par un moteur.
L'objet formé 10 est retiré à l'aide des rouleaux délivreurs 13 dans le mesure où la mase fondue durcit dans la buse de refroidissement, Le refroidissement du profilé peut être accru par projection déesu à l'aide du dis, oeitif 15 monté au-dessous de la buse.
Dans le tableau 1, on a décrit les conditions d'extru- sion conformément à l'invention, ainsi que celles d'une extru- sionr sans brassage pour les produits suivants t
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Pclyaraide-6, polyamide-6,6, polyethylene, polyforaaldehyde (polyacétal)e Ainsi qu'il ressort des valeurs indiquant la vitoadt de sortie et la grosseur des ephérolithee, le procédé conforme à l'invention est sensiblement supérieur aux aincien- nes méthodes* Une buse de refroidissement vert de dispositif de formage.
TABLEAU 1
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<tb> Polymères <SEP> polyamide- <SEP> polyamide- <SEP> polyéthy- <SEP> polytormal
<tb>
<tb> 6 <SEP> 6-6 <SEP> lens <SEP> déhyde
<tb>
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o.d wa,geu: 30000 ..w .000 jraOO.000 !50-100.000
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<tb> laire <SEP> moyen <SEP> Mn
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> diamètre <SEP> de <SEP> la <SEP> via
<tb>
<tb>
<tb> sans <SEP> fin <SEP> mm <SEP> 45 <SEP> 45 <SEP> 45 <SEP> @ <SEP> 45
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> longueur <SEP> de <SEP> la <SEP> vis
<tb>
<tb>
<tb> sans <SEP> fin <SEP> (D) <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 15 <SEP> 15
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> longueur <SEP> de <SEP> la <SEP> zone
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> pompage <SEP> (D) <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pas <SEP> de <SEP> la <SEP> zone
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> pompage <SEP> mm <SEP> 2,0 <SEP> 1,8 <SEP> 2,
0 <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> nombre <SEP> de <SEP> tours
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> lavis <SEP> sans
<tb>
<tb>
<tb> fin <SEP> min-1 <SEP> 40 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> ¯ <SEP> ¯ <SEP> 20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> température <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> masse <SEP> C <SEP> 240 <SEP> 275 <SEP> 200 <SEP> , <SEP> 195
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> diamètre <SEP> de <SEP> la <SEP> buse
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> refroidissement
<tb>
<tb>
<tb> mm <SEP> 100 <SEP> 60 <SEP> 60 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> longueur <SEP> de <SEP> la <SEP> bute
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> refroidissement <SEP> 200 <SEP> 150 <SEP> 150 <SEP> 150
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> vitesse <SEP> de <SEP> sortie
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sans <SEP> brassage <SEP> 0,65 <SEP> 0,8 <SEP> 0,9 <SEP> 0,
7
<tb>
<tb>
<tb> aveo <SEP> brassage <SEP> m/h <SEP> 1,0 <SEP> 1,1 <SEP> 1,2 <SEP> 1,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> grosseur <SEP> des
<tb>
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aphérolithes p. sans brassage 50 ,.. 60 avec brassage 1. 10 , 1
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Se tableau 2 indique lee oondition. pouf la ppoduo- tion de oorpe Boulée (barres ou profilée) en polyamide sui- vant le procède par coulée, avec et sans l'amélioration conforme à l'invention.
TABLEAU
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<tb> poids <SEP> moléculaire
<tb> moyen <SEP> n <SEP> 30.000
<tb>
<tb> température <SEP> de <SEP> la
<tb> masse <SEP> fondue <SEP> '0 <SEP> 230
<tb> diamètre <SEP> de <SEP> la <SEP> buée
<tb>
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de iirruidisatmont mm 50
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<tb> longueur <SEP> de <SEP> l'agitateur <SEP> mm <SEP> 250
<tb>
<tb> vitesse <SEP> de <SEP> sortie
<tb> sans <SEP> brassage <SEP> m/h <SEP> 1,1
<tb> avec <SEP> brassage <SEP> 1,4
<tb>
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R e y en die a t ion s 1.- Procédé pour la production en continu de barres ou de profilés en matières thermoplastiques, à étroite zone de fusion, par acheminement de la masse fondue dans une forme refroidie,
à l'aide d'un dispositif d'entraînement par durcis- sement en continu de ladite masse et par enlèvement du corps formé, caractériel en ce que l'on brasse la masse fondue for- mant un cône à l'intérieur du corps moulé qui durcit exté- rieurement.