Procédé de fabrication d'un objet de forme allongée en polyamide et appareillage
pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La présente invention concerne la fabrication d'objets de forme allongée, notamment de tiges, à partir de polyamides linéaires synthétiques à point de fusion élevé, telles que les polyamides du type nylon, par exemple la po) yhexaméthylene-adipamide ou la poly hexaméthyiene-sébacamide.
Ho raison de certaines propriétés de ces polyamides à point de fusion élevé, il a été difficile jusqu'ici d'en faire des tiges, en par ticulier par des procédés et avec des appa A Tonctionnement continu. En effet, les polyamides à point de fusion élevé ont des points de fusion relativement précis et sont des liquides relativement mobiles à l'état t fondu. De plus, ces matières présentent un coefficient de dilatation thermique élevé et sont également caractérisées par un rétrécissement sensible lors de la solidification à partir de l'état fondu.
De plus encore, les polyamides a point de fusion élevé ont une tendanse marquée à se dégrader et/ou à s'oxyder n l'état i'ondu. Comme on le comprendra, ces caractéristiques posent des problèmes spéciaux lors de la formation d'objets et en particulier quand il s'agit de tiges ou d'autres objets de section notable.
La présente invention permet une solution simple de ces problèmes et la fabrication continue de tiges ou objets analogues par l'em- ploi d'un appareillage relativement simple. hlle eoneerne done un proeédé de fabrication d'un objet de forme allongée, notamment d'une tige, en une polyamide à point de fusion élevé, caractérisé en ce qu'on refroidit la polyamide fondue, tandis qu'elle est chassée de façon continue vers l'extrémité de décharge ouverte d'un tube allongé, avec une intensité suffisante pour provoquer la solidification de la polyamide sur une portion importante de la section de la masse,
avant la sortie de celle-ei par l'extrémité de décharge du tube sous forme d'objet de forme allongée, l'intro- duction de la polyamide fondue dans le tube ayant lieu sous une pression suffisamment élevée pour remplir la portion du tube adja- eente à l'extrémité d'entrée et pour engendrer une pression appliquant la matière contre la paroi du tube dans ladite portion.
Le procédé selon la présente invention permet la fabrication continue de tiges ou objets analogues en polyamides à point de fusion élevé de toute longueur désirée. Cette fabrication continue est encore plus avantageuse quand on la compare au procédé connu de moulage sous pression de tiges indivi- duelles de longueur prédéterminée en raison de la plus grande capacité de production d'un appareillage donné.
La description qui suit se réfère au dessin annexé sur lequel :
La fig. 1 est une vue de côté partiellement en élévation et partiellement en coupe repré- sentant m appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention.
La fig. 2 est une vue schématique illustrant le processus de formation de la tige, et
la fig. 3 est une vue partielle de certaines parties de la fig. 2 et montrant encore la manière d'amorcer la formation continue de tiges.
L'appareillage représenté à la fig. 1 comprend un dispositif d'alimentation à vis designé par 4. Ce dispositif est monté sur un méeanisme de support et d'entraînement indiqué d'une façon générale en 5. Le dispositif d'alimentation à vis comprend lui-même un organe tubulaire 6 limitant une chambre cylindrique allongée destinée à recevoir la vis d'alimentation 7 aeeouplée à un moteur d'ent. raîne- ment (non représenté) monté dans le support 5.
Une trémie 8 est disposée pour recevoir la polyamide à utiliser, de préférence sous forme de paillettes ou de granules, cette trémie délivrant la matière dans la. chambre de l'organe 6, et la vis 7 déplaçant la, matière a, travers le dispositif vers la gauche quand on regarde la fig. 1.
Des éléments de chauffage, par exemple électriques, tels qu'indiqués en 9, entourent l'organe 6 et servent à fondre la polyamide au fur et à mesure qu'elle avance. La vitesse d'alimentation et la vitesse de chauffage sont telles qu'on effectue une fusion complète de la polyamide avant l'extrémité de décharge de la chambre d'alimentation. La polyamide fondue passe alors à travers la plaque de divi- sion perforée 10 disposée dans le logement 11 réuni à l'organe 6 par exemple par des bou lons 12. Le raccord 11 comporte un passage central communiquant avec l'extrémité d'entrée d'un tube 13. Ce tube est fixé au raccord de façon étanche aux liquides, par exemple par soudure, comme il est indiqué en 14.
L'ex trémité de décharge du tube est ouverte et le tube est entouré par des moyens de refroi dissement à eau 15.
Sur les fig. 2 et 3, tous les éléments strue- turaux essentiels décrits ci-dessus à propos de la fig. 1 sont également présents, mais représentés sous une forme quelque peu simplifiée. Ainsi, le dispositif d'alimentation à vis est représenté sur la fig. 2 par un organe cylindrique 16 dans lequel travaille une vis 17, ce dispositif étant. alimenté en polyamides pailletées ou granulaires par la trémie 18. La matière avançant à travers le dispositif d'alimentation à vis est fondue grâce à des organes de chauffage représentes en 19. La polyamide fondue est introduite dans l'extrémité d'entrée du tube 20 qui peut être refroidi par exemple par des éléments de refroidisse ment 21.
La polyamide utilisée peut naturellement être mélangée à d'autres ingrédients, par exemple de petites quantités de charges, telles que du graphite, des antioxydants ou des substances modificatrices ajoutées pour d'au- tres buts.
Il est indiqué que la polyamide utilisée soit soigneusement séchée, de préférence par chauffage sous vide, avant l'introduction des paillettes ou granules dans le dispositif d'ali mentation à vis.
La polyhexaméthylène-adipamide a un point de fusion assez précis à environ 265 C et la polyhexaméthylène-sébaeamide a de même un point de fusion assez précis à environ 2in50 C. Ces deux matières se contractent de façon appréciable à la solidification et de plus elles ont des coefficients de dilatation thermique à l'état solide tels qu'une chute de température au-dessous du point de solidification est accompagnée d'un rétrécissement supplémentaire considérable.
Pour ces raisons, on effectue avantageusement la formation de tige sous une pression considérable pour éviter la formation de pores spécialement dans les régions internes de la tige formée. Ceci est vrai en particulier pour les tiges de section ou diamètre notable.
En dépit du fait que l'on utilise un tube à extrémité ouverte, on peut développer une pression élevée à l'intérieur du tube, de facon à éviter toute porosité. Ceei est vrai même dans la fabrication de tige de diamètre relativement élevé, par exemple même 10 em ou un peu plus. Le présent procédé est toutefois également efficace pour la fabrication de tige d'un diamètre descendant même jusqu'à environ 6 mm.
La fig. 2 illustre la fabrication de tiges après le début de l'opération. Le nylon fondu : 1 est apporté par la vis 7 à l'extrémité d'en- trée du tube 20. Le refroidissement externe de ce tube provoque la solidification du nylon raclialement vers l'intérieur au fur et à mesure que la matière avance dans le tube, la portion solidifiée étant désignée par B. La tige complètement solidifiée est représentée en ('.
Comme on le voit sur la fig. 2, dans la zone de refroidissement, initial du tube 20 (de l'extrémité droite du tube quand on regarde la fig. 2), un mince anneau de matière soli difiée se forme rapidement au voisinage de la paroi du tube. L'alimentation en matière fondue 1 sous pression par la vis 17 tend à faire augmenter cet anneau et à maintenir m contact à frottement étroit entre cet anneau solidifié et la paroi interne du tube. Ce contact à frottement de la portion solidifiée avec la paroi du tube permet, par réaction, la créa- tion d'une pression relativement élevée sous l'action de l'alimentation continue en matière tondue par la, vis.
Cependant, la pression dans la matière fondue augmente suffisamment pour surmonter le frottement de l'anneau initialement soli difié contre la paroi du tube et ainsi 1'ensem- ble de la masse de matière avance dans le tube. Au fur et à mesure qu'elle avance de la matière fondue se solidifie contre la paroi du tube voisine de l'extrémité d'entrée.
Pendant l'avancement, de plus, la portion annulaire de le matière qui se solidifie progressivement de vient plus épaisse et comme cet anneau de vient plus épais, son rétrécissement atteint une valeur suffisamment élevée pour surmonter la tendance de la pression interne à dilater l'anneau, de sorte que la surface externe de la tige formée se rétrécit graduellement en se séparant de la paroi du tube, comme il est indiqué sur la fig. 2.
De ce qui précède, on voit que pour la fabrication d'une tige de diamètre donné, on utilise un tube de formage ayant un diamètre intérieur légèrement supérieur à celui de la tige désirée.
L'action précitée dépend de plusieurs conditions opératoires, à savoir la pression, la vitesse d'alimentation et la vitesse de refroidissement. Ces facteurs varient naturellement selon la section ou le diamètre de la tige for mée. La vitesse d'alimentation et la vitesse de refroidissement doivent être réglées de telle sorte que le contact à frottement de l'anneau solidifié dans la région de refroidissement initial permette la création d'une pression notable sous 1'effet de l'alimentation de matière fondue supplémentaire dans la région interne ou noyau de la tige formée, en évitant ainsi l'apparition de pores à la suite du rétrécisse- ment. La création de pressions de l'ordre de 14 à 280 atmosphères convient à cet effet.
Les vitesses de refroidissement du tube de formage et la vitesse d'introduction du nylon fondu influencent la longueur de la portion de l'anneau solidifié qui est maintenu dilaté contre la paroi du tube. Des vitesses de refroidissement faibles et des vitesses d'alimen tation élevées tendent à augmenter la longueur de portion annulaire solidifiée en contact avec la paroi du tube et tendent ainsi également à augmenter la résistance de frottement à l'avancement de la matière dans le tube de formage. L'augmentation excessive de
cette résistance de frottement tend à bloquer l'opération et il est, par suite, préférable d'utiliser des vitesses de refroidissement relativement élevées.
Pour l'amorçage de la formation de la tige,
on dispose un bouchon coulissant 22 (voir
fig. 3) dans l'extrémité d'entrée du tube de
formage 20, ce bouchon étant de préférence
en contact à frottement étroit avee la paroi
interne du tube et servant temporairement
de moyen pour la création de la pression dans
la matière fondue amenée par la vis. Le contact de la matière fondue avec le bouchon
sert également à solidifier le nylon contre le bouchon et ainsi à fermer l'extrémité du noyau
fondu de la tige formée. Le bouchon 22 peut
être constitué en un métal ayant m coeffi- cient de dilatation supérieur à celui du tube.
Ainsi, on peut utiliser un bouchon en laiton
dans un tube en acier. On peut également constituer un tel bouchon en polyétrafluoroéthylène.
Le bouchon de départ avance dans le tube et est expulsé à l'extrémité de décharge après quoi la production continue de tige se poursuit selon la description faite en regard de la fig. 2.
REVENDICATIONS :
I. Procédé de fabrication d'un objet de forme allongée, notamment d'une tige, en une polyamide à point de fusion élevé, caractérisé en ce qu'on refroidit la polyamide fondue. tandis qu'elle est chassée de façon continue vers l'extrémité de décharge ouverte d'un tube allongé, avee une intensité suffisante pour provoquer la solidification de la polyamide sur une portion importante de la section de la masse avant la.
sortie de celle-ci par l'extrémité de décharge du tube sous forme d'objet de forme allongée, l'introduction de la polyamide fondue dans le tube ayant lieu sous une pression suffisamment élevée pour remplir la portion du tube adjacente à l'extrémité d'entrée et pour engendrer une pression appli- quant. la matière fondue contre) a paroi du tube dans ladite portion.