CH475078A

CH475078A - Procédé de fabrication d'un tube de section non circulaire en matière thermoplastique, tube obtenu par ce procédé, et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé

Info

Publication number: CH475078A
Application number: CH977267A
Authority: CH
Inventors: Yamamoto Isao
Original assignee: Yamamoto Isao
Priority date: 1967-07-05
Filing date: 1967-07-10
Publication date: 1969-07-15
Also published as: FR1543246A

Description

Procédé de fabrication d'un tube de section non circulaire en matière thermoplastique,
tube obtenu par ce procédé, et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un tube de section non circulaire en ma- tière thermoplastique, un tube obtenu par ce procédé et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.

On a déjà fabriqué des tubes en plastique, de section rectangulaire ou polygonale, par extrusion, au moyen de filières et de dispositifs de formage appropriés, ainsi que par soudage ou collage de feuilles de matière plastique. Les procédés par extrusion présentent de nombreuses difficultés, notamment pour robtention d'une paroi rectiligne du tube, et les procédés de soudage et de collage sont assez coûteux.

Le but de la présente invention est de fournir un procédé simple et pratique pour la fabrication de tubes de section non circulaire en matière thermoplastique à partir de tubes de section circulaire disponible sur le marché, jouant le rôle d'ébauches.

Le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'on chauffe une ébauche tubulaire, en matière thermoplastique, à une température au moins égale à son point de ramollissement, applique à l'intérieur de rébau- che ainsi chauffée des pièces de formage allongées agencées de manière à pouvoir être déplacées vers l'extérieur, radialement par rapport à l'axe de l'ébauche, produit Expansion de ces pièces de formage de façon à étirer radialement l'ébauche en vue d'obtenir la forme de section désirée du tube, et stabilise cette forme par refroidissement du tube.

Le tube obtenu par ce procédé est caractérisé par le fait que sa matière est orientée, à la suite de l'étirage radial qu'elle a subi, dans une direction perpendiculaire à son axe.

L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé par le fait qu'il comprend des pièces de formage allongées, agencées de manière à pouvoir se déplacer parallèlement à elles-mêmes dans une direction radiale par rapport à un axe central auquel elles sont parallèles, et des moyens permettant de produire le déplacement simultané desdites pièces de formage.

Plusieurs exemples de modes de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sont décrits ci-après, le dessin représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention et une forme d'exécution du tube.

La fig. 1 est une vue en élévation d'une partie d'un appareil pour le formage de tubes de section non circulaire.

La fig. 2 est une vue en bout de cet appareil.

La fig. 3 est une vue en élévation de l'appareil représenté en cours de formage d'un tube.

La fig. 4 est une vue en bout de l'appareil et du tube après formage, et
La fig. 5 est une vue en perspective du tube.

On utilise, pour la mise en oeuvre du présent procédé, comme ébauche du tube profilé à obtenir, un tube de section circulaire, en matière thermoplastique, d'épaisseur de paroi de 0,5 mm ou plus, mais inférieure toutefois à 20 mm. En effet, on a constaté que si l'épaisseur du tube circulaire est inférieure à 0,5 mm, le produit obtenu est facilement déformable et ne convient pas pour la plupart des applications, alors que si l'épaisseur de l'ébauche est supérieure à 20 mm, l'étirage et même le chauffage sont difficiles à effectuer de façon satisfaisante.

Les matières thermoplastiques les plus appropriées pour l'ébauche tubulaire sont le chlorure de polyvinyle rigide, le chlorure de polyvinyle qualité choc, et l'ABS, qui est un terpolymère de styrène, butadiène et acrylonitrile. Les matières suivantes sont également utilisables avec succès: le chlorure de polyvinyle plastifié, polyéthylène, polypropylène, copolymère éthylène-propylène, copolymère styrène-butadiène, terpolymère styrènebutadiène-méthacrylate de méthyle, ainsi que les résines modifiées des polymères ci-dessus.

Le chauffage de l'ébauche, première phase du présent procédé, doit être soigneusement réglé. En effet, un chauffage régulier est essentiel pour la fabrication de tubes de qualité, ayant une épaisseur de paroi et une orientation régulières. L'ébauche tubulaire en matière thermoplatique est chauffée dans un liquide chaud, choisi comme n'étant ni un solvant, ni un agent gonflant de la matière utilisée. Elle peut également être chauffée dans un four muni de corps de chauffe électriques s'étendant sur toute sa paroi intérieure, ou de brûleurs à combustible régulièrement répartis. On peut utiliser, comme combustible, du kérosène ou une-huile lourde, mais l'essence ou un gaz de pétrole liquéfié conviennent également.

Dans certains cas, lorsque la matière plastique est du PVC plastifié ou du polyéthylène basse densité, on peut utiliser la vapeur comme fluide chauffant.

Des rayons, en métal ou autre substance résistant à la chaleur, sont disposés dans le four, pour la réception des tubes. La température du four est réglée au-dessus du point de ramollissement de la matière utilisée, qui diffère habituellement d'une qualité à une autre, pour la même résine.

Les températures préférées sont indiquées ci-dessous, à titre d'exemple, pour différentes résines:
Chlorure de polyvinyle rigide 110oC-1500C
Polyéthylène basse densité 900 C - 1250 C
Polyéthylène haute densité 1200 C - 1400 C
Polypropylène 1400 C - 1600 C
Résine ABS 1200 C - 1600 C
Chlorure de polyvinyle plastifié
(10 0/o de plastifiant) 600C-70OC
Après chauffage, l'ébauche est retirée du four et est expansée au moyen de pièces de formage allongées, appliquées parallèlement à l'ébauche, à l'intérieur de celleci. Ces pièces de formage sont déplacées vers l'extérieur radialement par rapport à l'axe de l'ébauche, de sorte qu'elles étirent sa paroi.

Les fig. 1, 2 et 3 illustent une forme d'exécution de l'appareil de formage dans laquelle les pièces de formage sont constituées par quatre barres ou barreaux profilés 4, en forme de cornières disposés parallèlement les uns aux autres, et qui forment ensemble un parallélépipède à base carrée. Un arbre rotatif 2 est placé sur l'axe de ce parallélépipède. Cet arbre est divisé en sections filetées alternativement dans un sens et dans l'autre et est muni, à une de ses extrémités, d'une poignée 1 permettant de le faire tourner. Cet arbre porte des écrous 3, taraudés, à raison d'un écrou par section filetée, reliés chacun aux barreaux d'expansion 4 par des biellettes 6, d'égale longueur. Les biellettes 6 sont articulées à leurs extrémités, en 5 et 7, respectivement sur les écrous 3 et sur les barres 4.

Ainsi, lorsqu'on tourne la
manivelle 1, les barreaux 4 se déplacent radialement en
un mouvement de translation, et restent parallèles à
l'axe 2.

La fig. 4 représente l'état d'étirage final du tube A,
les barreaux occupant leur position d'expansion maxi
mum.

Lorsque la forme désirée de la section du tube est
obtenue, les barreaux d'expansion sont maintenus en
position jusqu'au refroidissement du tube à une tempé
rature inférieure à son point de ramollissement.

On peut réaliser un mécanisme analogue compor
tant un cylindre ou servo-moteur à huile ou à air, ou
un levier de commande.

Il est possible d'obtenir toute forme polygonale de
tubes, en plus des polygones réguliers, en agençant l'ap
pareil de manière que les pièces de formage se dépla
cent radialement dans des directions réparties angulai
rement de façon inégale par rapport à l'axe central ou se déplaçant de quantités inégales, par exemple au moyen
de biellettes de longueurs différentes d'une pièce de
formage à l'autre.

Une autre façon de former un tube rectangulaire con
siste à utiliser deux pièces de formage, en forme
d'équerre, au lieu de quatre barreaux. La hauteur de
l'aile de la pièce de formage est alors égale à la lon
gueur d'un côté du rectangle désiré.

Les pièces de formage peuvent également être pro
filées de façon à produire des tubes de formes plus
complexes que des tubes à parois planes. Des évase
ments d'extrémité destinés au raccordement des tubes,
par exemple, sont obtenus au moyen de pièces de for
mage appropriées.

La fig. 5 représente une forme d'exécution d'un tel
tube.

Le taux d'étirage doit être choisi soigneusement pour
obtenir des produits de qualité, particulièrement en ce
qui concerne l'épaisseur régulière et la bonne orientation
des parois des tubes. L'expansion maximale possible,
définie par le rapport entre le périmètre du polygone et
la circonférence du tube circulaire initial, dépend beau
coup de la matière utilisée. La valeur préférée du taux
d'expansion pour du chlorure de polyvinyle rigide et de
l'ABS, est comprise entre 1 et 5. Cette valeur est de 1
à 8 pour du chlorure de polyvinyle plastifié, contenant
10 0/o de plastifiant. En général, les polymères non cris
tallins peuvent être étirés davantage que les polymères
cristallins.

La résistance à la traction et la résistance au choc
du tube fabriqué suivant le présent procédé sont supé
rieures à celles du tube d'origine, grâce à l'orientation
biaxiale qui se produit à la suite de l'étirage: en effet,
la matière de l'ébauche est primitivement orientée axia
lement, l'étirage produisant une orientation dans une
direction perpendiculaire à l'axe qui se superpose à
l'orientation initiale.

Le tableau ci-dessous donne les valeurs comparées
entre un tube de chlorure de polyvinyle carré ou rectan
gulaire obtenu par le présent procédé et un tube cir
culaire normal, également en chlorure de polyvinyle.

Tube carré ou rectangulaire
Sens Sens Méthode d'essai
de la longueur de la largeur Tube circulaire A.S.T.M.

Résistance à la traction kg/cm2 à 15 C 595 631 500-550 D. 638-60T Allongement o/o 109 115 100-170 D. 638
Résistance au choc kg cm/cm 9,0 14,4 5,0 D. 256-56
Résistance à la flexion 1015 1036 1000 D. 790-59T
La température et le taux d'étirage sont en relation avec la valeur de la contrainte résiduelle dans la paroi.

I1 est préférable de refroidir le tube à l'atmosphère, ou au moyen d'air frais, plutôt qu'à l'eau froide, pour éviter les fissures ou ruptures.

Exemple
Un tube de chlorure de polyvinyle rigide de 2,55 m de long, 350 mm de diamètre intérieur et 4 mm d'épaisseur de paroi a été chauffé pendant 10 minutes, à 1350 C, dans un four comportant un certain nombre de brûleurs intérieurs, aves du kérosène comme combustible.

Le tube a été retiré du four et immédiatement transféré sur les quatre barreaux d'expansion de l'appareil représenté. La poignée 1 a été tournée, à vitesse constante, pendant une minute, jusqu'à obtention d'un tube carré de 500 mm de côté. On a ensuite laissé refroidir le tube pendant 10 minutes à température ambiante avant de l'enlever de l'appareil. Les deux extrémités du tube ont été coupées de façon à obtenir une bonne finition, car la partie plane de la paroi, aux deux extrémités, présentait des déformations centrales. Le tube final avait 2,4 m de long.

La perte de longueur est habituellement de l'ordre de 5 o/, pour du chlorure de vinyle rigide.

REVENDICATIONS
I. Procédé de formage d'un tube de section non circulaire en matière thermoplastique, caractérisé par le fait qu'on chauffe une ébauche tubulaire, en matière thermoplastique, à une température au moins égale à son point de ramollissement, applique à l'intérieur de l'ébauche ainsi chauffée des pièces de formage allongées agencées de manière à pouvoir être déplacées vers l'ex- térieur, radialement par rapport à l'axe de l'ébauche, produit l'expansion de ces pièces de formage de façon à étirer radialement l'ébauche en vue d'obtenir la forme de section désirée du tube, et stabilise cette forme par refroidissement du tube.

Claims

II. Tube de section non circulaire en matière thermoplastique obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait que sa matière est orientée, à la suite de l'étirage radial qu'elle a subi, dans une direction perpendiculaire à son axe.

III. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait qu'il comprend des pièces de formage allongées, agencées de manière à pouvoir se déplacer parallèlement à elles-mêmes dans une direction radiale par rapport à un axe central auquel elles sont parallèles, et des moyens permettant de produire le déplacement simultané desdites pièces de formage.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait qu'on utilise une ébauche tubulaire dont l'épais- seur de paroi est comprise entre 0,5 et 20 mm.

2. Procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait qu'on déplace les pièces de formage vers l'extérieur de quantités égales et selon des directions réparties angulairement de façon égale par rapport à l'axe central, de manière à former un tube dont la section est un polygone régulier.

3. Procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait qu'on déplace les pièces de formage vers l'extérieur selon des directions réparties angulairement de fa çon inégale par rapport à l'axe central, de manière à produire un tube de section autre qu'un polygone régulier.

4. Procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait qu'on déplace les pièces de formage vers l'extérieur de quantités inégales, de manière à produire des tubes de section autre qu'un polygone régulier.

5. Tube suivant la revendication II, caractérisé par le fait que sa section est un polygone régulier.

6. Tube suivant la revendication II, caractérisé par le fait que sa section est un polygone irrégulier.

7. Tube suivant la revendication II, caractérisé par le fait qu'il présente des parois planes.

8. Tube suivant la revendication II, caractérisé par le fait qu'il présente des parois planes à étages.

9. Tube suivant la revendication II, caractérisé par le fait qu'il présente un évasement terminal à au moins une de ses extrémités.

10. Appareil suivant la revendication III, caractérisé par le fait que les pièces de formage sont constituées par des barres.

11. Appareil suivant la revendication III et la sousrevendication 10, caractérisé par le fait que les barres constituant les pièces de formage sont de section circulaire.

12. Appareil suivant la revendication III et la sousrevendication 10, caractérisé par le fait que les barres constituant les pièces de formage sont profilées.

13. Appareil suivant la revendication III, caractérisé par le fait qu'il comprend une tige centrale dFisée en sections filetées alternativement dans un sens t dans l'autre, chaque section portant un écrou relié, par des biellettes articulées, aux pièces de formage, de manière que la rotation de la tige centrale, dans un sens ou dans l'autre, produise l'expansion ou la contraction, respectivement, des pièces de formage.