FR2528350A1 - Procede de fabrication en continu de produits en matiere thermoplastique, chargee ou non, enveloppes d'au moins une feuille d'un materiau souple, installation pour la mise en oeuvre de ce procede et produits obtenus - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE ET A UNE INSTALLATION POUR LA FABRICATION EN CONTINU DE PRODUITS EN MATIERE THERMOPLASTIQUE ENVELOPPEE D'UNE FEUILLE D'UN MATERIAU SOUPLE. UNE INSTALLATION CONFORME A L'INVENTION COMPREND UNE EXTRUDEUSE 7 POUR LA DISTRIBUTION A L'ETAT PATEUX DE LA MATIERE THERMOPLASTIQUE, SOUS LA FORME D'UN BOUDIN 16-18 DE SECTION REGULIERE, DES MOYENS 20 POUR DEROULER SOUS CE BOUDIN UNE FEUILLE 19 D'UN MATERIAU SOUPLE, DES MOYENS 34 ET 41 POUR ENFERMER TOTALEMENT LEDIT BOUDIN A L'AIDE DE CE MATERIAU SOUPLE, DES MOYENS POUR TIRER SUR CETTE FEUILLE ET AMENER LE BOUDIN JUSQU'AUX ROULEAUX 43 ET 44 DE CALANDRAGE, ET DES MOYENS 46 DE MISE EN FORME ET 47 DE DECOUPAGE A LONGUEUR DU BOUDIN AINSI ENTIEREMENT ENVELOPPE. APPLICABLE A LA FABRICATION DE PROFILES ET DE PLAQUES, NOTAMMENT POUR L'EMBALLAGE ET LE TRANSPORT DE PRODUITS.

Description

La présente invention est relative à la fabrication en continu de produits

de forme allongée tels que des profilés ou des

plaques, produits dont le noyau est en matière thermoplastique, char-

gée ou non, et est protégé par au moins une feuille d'un matériau souple

La présente invention a donc pour objet: un procédé nou-

veau, selon lequel en fin de fabrication le noyau des produits est entièrement enveloppé par au moins une feuille d'un matériau souple;

une installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé; les pro-

duits de forme allongée, obtenus par cette mise en oeuvre spécifique, produits dont la caractéristique commune originale est de comprendre un noyau et, en recouvrement de ce noyau, une enveloppe d'un matériau

souple qui s'étend continûment sur tout le pourtour du noyau, y com-

pris sur ses deux chants longitudinaux.

Far la mise en oeuvre des techniques les plus récentes, il est connu de réaliser,dans les sections les plus diverses,des profilés et des plaquesformés chacun d'un noyau en matière thermoplastique,

chargéeou non, pris en sandwich entre deux feuilles d'un matériau sou-

ple, tel du papier, du carton ou un film de polyéthylène.

Les produits dont il est question ont en commun de présen-

ter sur toute leur longueur, d'une extrémité transversale à l'autre

extrémité transversale, une section rigoureusement constante de for-

me et d'épaisseur quelle que soit précisément ladite section.

En conséquence, ces produits sont obtenus soit directement

d'extrusion, à la sortie d'une filière respectant la section convena-

ble, soit par calandrage et/ou mise en forme entre les galets ou les cylindres d'un dispositif de presse, les deux dernières opérations précitées étant éventuellement combinées à des opérations de broyage, de lavage, de triage, de chauffage, de réchauffage, de dégazage, de déchiquetage, de découpage, de calibrage, d'épandage, de pressage,

d'enduction, de thermoformage, de soudure, voire éventuellement d'in-

jection, d'extrusion ouwd'intrusion lorsque la matière pure ou en mélange, constituant le noyau du produit de forme allongée à réaliser, est pressée, chaufféeet homogénéiséepar une vis d'extrusion qui, de

façon continue, pousse la matière à l'intérieur d'un fourreau cylin-

drique chauffé jusqu'à une filière constituant la sortie de l'extru-

deuse. Selon le brevet français 80 10508/2 455 968, il est par

exemple connu de fabriquer en continu des produits en matière plas-

tique, notamment à partir de matériaux de rebut ou de récupération,

2 2 D 28350

ledit procédé consistant à chauffer le mat de matière plastique jus-

qu'à son point de ramollissement, à disposer sous et sur ce mat un film de polyéthylène et à introduire le sandwich constitué du mat et des deux films entre les rouleaux de dispositifsde calandrage qui assurent le collage du mat sur les films, donc la cohérence du sand-

wich et la mise du produit final à l'épaisseur désirée.

Selon la demande de brevet français 81 16574, il est

connu de réaliser des stratifiés de carton dans lesquels une matiè-

re thermoplastique, vierge ou de rebut 1 réduite en particules, est prise en sandwich entre deux feuilles de carton, le sandwich étant

ensuite chauffé, comprimé, mis en forme, refroidi et découpé à lon-

geur. Eventuellement, entre les couches de carton respectivement

supérieure et inférieure sont placées en alternance plusieurs cou-

ches de matière thermoplastique et plusieurs couches de carton, ee sorte, d'une part, à faire varier l'épaisseur du produit final et,

d'autre part, à lui conférer des caractéristiques mécaniques conve-

nables, lesdites couches superposées de carton et de matière thermo-

plastique subissant ensemble la phase de chauffage, puis la phase de pressage, de telle sorte que la matière thermoplastique portée à l'état de fusion adhère parfaitement et définitivement en chacune

de ses couches aux deux couches de carton qui l'encadrent.

Les produits de forme allongée, profilés et/ou plaques, obtenus par la mise en oeuvre de l'une des deux techniques précitées présentent tous les mêmes inconvénients: lors des opérations de pressage et de calandrage, la

matière thermoplastique en fusion flue le long des deux chants lon-

gitudinaux du sandwich, d'o des défauts de surface et notamment

des bavures et des dégoulinades qui nuisent d'une part à l'esthéti-

que (il faut les éliminer à la meule ou à la scie au cours des dernières opérations de mise en forme et de découpage) et d'autre

part aux caractéristiques mécaniques du produit fini, tout écoule-

ment de matière thermoplastique entraînant un affaiblissement de la résistance mécanique et de la cohérence du produit fini,

l'épaisseur du produit fini est nécessairement impor-

tante, du fait de la discontinuité entre les couches inférieure et

supérieure recouvrant le noyau de matière thermoplastique; l'absen-

ce de liaison directe entre les couches extérieures,qui nuit à la cohérence, à la rigidité et à la résistance du produit fini,ne

peut être palliée que par une augmentation substantielle de l'épais-

seur de matière thermoplastique prise en sandwich entre lesdites

couches extérieures.

Il est également connu de sortir directement d'extrusion

des plaques ou des profilés, au travers de filières en forme respec-

tivement de I ou de V, lesdites plaques et lesdits profilés étant réalisés à partir d'une matière thermoplastique, vierge ou de récu-

pération, chargée ou non, ladite matière thermoplastique étant re-

froidie sitôt la sortie de la filière pour éviter que la plaque ou

le profilé extrudé ne se déforme.

A cet égard, on rappelle en effet que l'extrudeuse tra-

vaille une matière à l'état de fusion, qu'elle délivre une matière molle, qui n'a aucune tenue, matière qu'en conséquence on ne peut laisser pendre librement et sur laquelle on ne peut pas non plus tirer du fait des risques de déformation, voire de rupture, du

ruban ou du profilé délivré.

L'extrudeuse est en quelque sorte une simple pompe à la sortie delaquelle la délivrance de la matière thermoplastique n'est

pas "organisée".

Actuellement donc, pour mettre en oeuvre un produit plus consistant, on refroidit sous vide ou sous bain d'eau le boudin de matière délivré par l'extrudeuse Cette phase de refroidissement est très lente, et d'autant plus lente que toute matière plastique et

notamment le polyéthylène est un "piège à calories", et que le re-

froidissement à coeur d'un boudin est considérablement plus lent à

obtenir qu'un simple refroidissement en surface.

Par exemple, on a observé qu'à volumes égaux de matière délivrée par une extrudeuse, la vitesse convenable de sortie de

filière varie notablement en fonction de la section du produit ex-

trudé, et plus précisément en fonction de la surface d'échange que la matière offre à l'air; ainsi, pour un tube de grand diamètre et de faible épaisseur, la vitesse limite d'extrusion est de 30 m/minute, pour une plaque de grande largeur la vitesse limite d'extrusion descend à 20 m/minute et enfin pour un boudin cylindrique plein la

vitesse limite d'extrusion est réduite entre 5 et 6 m/minute.

Au-delà de ces valeurs de vitesse d'extrusion, les pro-

duits se déforment, s'écrasent, s'étalent ou se déchirent.

Les différences considérables observées entre les chiffres précités démontrent bien que c'est le temps de refroidissement de la matière plastique qui détermine la vitesse d'extrusion de ladite matière.

En d'autres termes, une extrudeuse donnée, dont en parti-

culier la capacité normale de production résultant des essais du

constructeur est donnée par les fiches techniques, n'est jamais uti-

lisée à son régime normal, mais au contraire est utilisée à un régi-

me beaucoup plus faible adopté par l'utilisateur en fonction de la

forme et de l'épaisseur du profil à extruder.

Pour pallier cette baisse de rendement, il a été imaginé

d'associer la matière plastique délivrée par l'extrudeuse à des dispo-

sitifs complémentaires de protection, notamment pour éviter la défor-

mation ou la déchirure de la matière, pour autoriser des vitesses d'extrusion plus importantes; mais,dans de tels cas,les longueurs utiles sur lesquelles les produits extrudés devraient être protégés

de toutes forces mécaniques (traction, compression, torsion, gra-

vité) sont si considérables que dans chaque atelier d'extrusion un important espace nécessaire au bon refroidissement de la matière

thermoplastique serait perdu en aval de chaque extrudeuse.

En pratique d'ailleurs, plutôt que de perdre des espa-

ces importants dans les ateliers, on préfère réduire la vitesse d'ex-

trusion aux valeurs données en page 3, à savoir 5 à 6 m/minute pour

un boudin cylindrique plein, 20 m/minute pour une plaque de grande lar-

geur et 30 m/minute pour un tube de grand diamètre.

A ces vitesses, pour autant que l'on évite ou du moins

que l'on limite les effets de la gravité, il est possible de trans-

porter la matière plastique molle, sans risque de déformation, sous condition de la conduire dès sa sortie de filière jusqu'à une bande convoyeuse sans fin dont la vitesse d'avancée est égale à la vitesse

d'extrusion de la matière à la sortie de la filière.

En conclusion-, s'il est possible de fabriquer directement d'extrusion des profilés et des plaques en matière thermoplastique dont tous les contours sont relativement nets, une telle technique présente deux inconvénients majeurs: elle ne peut être mise en oeuvre qu'à des vitesses de sortie de filière basses, vitesses qui seront d'autant plus basses que l'épaisseur du profilé ou de la plaque sera importante, elle fournit des produits finis qui sont de propriétés mécaniquesmédiocres-à savoir les propriétés mécaniques de la matière

thermoplastique et qui sont d'un aspect peu soigné, la matière thermo-

plastique ne pouvant ensuite être ni imprimée, ni couverte,ce qui

très souvent la rend non conforme aux normes en vigueur dans les do-

maines de l'alimentation.

Il est également connu un procédé dit "REGAL" mis au point par la société britannique PLASTIC RECYCLING, procédé selon lequel des déchets thermoplastiques réduits par broyage alimentent un convertisseur qui comporte:

une première zone de chauffage, suivie d'un calandra-

ge, un passage entre deux bandes sans fin qui avancent en continu, bandes dont les plans en vis à vis convergent légèrement vers la sortie de telle sorte que le pincement ainsi créé donne une légère compression à la matière plastique,

une seconde zone de chauffage à l'entrée du disposi-

tif des deux bandes sans fin et un refroidissement à la sortie de

ces bandes.

Après découpage, les plaques obtenues par la mise en

oeuvre du procédé REGAL sont utilisées dans les domaines de l'ameu-

blement, de l'emballage, de la manutention, des travaux publics et

de l'isolation de bâtiments.

Les produits obtenus par ce procédé réunissent malheu-

reusement tous les inconvénients cités à propos des autres techniques, à savoir que: leurs propriétés mécaniques sont exclusivement celles

de la matière thermoplastique travaillée, ce qui implique que l'épais-

seur du produit doit être importante pour assurer une rigidité et des résistances mécaniques satisfaisantes,

les chants longitudinaux de la plaque de matière ther-

moplastique délivrée à la sortie des deux bandes de compression pré-

sentent de multiples défauts dus au fluage, ce qui implique qu'il faille procéder à des opérations complémentaires de meulage ou de scia pour obtenir un produit fini ébavuré, les produits finis ne sont pas imprimables, ne sont pas d'un aspect soigné, et ne satisfont pas aux normes alimentaires, la fabrication des produits, et notamment le passage entre les bandes sans fin, se fait à vitesse extrêmement basse pour

éviter toute rupture ou fêlure de la matière à l'instant de son pin-

cement. La présente invention a pour but de pallier l'ensemble des inconvénients précités et, à cet effet, elle propose de mettre

en oeuvre une technique qui évite le phénomène de fluage et qui simul-

tanément autorise une augmentation considérable des cadences de tra-

vail, notamment en permettant une augmentation des vitesses de tra-

vail de la matière thermoplastique à la sortie des extrudeuses et à

l'entrée des rouleaux de calandrage.

6 2528350

De surcroît, les produits de forme allongée mis en oeuvre par le procédé de la présente invention d'une part présentent un fini impeccable, qui par ailleurs accepte différentes sortes de marquage, et d'autre part possèdent des caractéristiques mécaniques notablement améliorées, d'o la possibilité, à caractéristiques égales, de faire fabriquer dorénavant des profils et des plaques

d'épaisseur beaucoup plus mince.

La présente invention a donc pour premier objet un procédé de fabrication en continu de produits de forme allongée dont

le noyau est en matière thf ermoplasticjue, chargée ou non, et est pro-

tégé par au moins une feuille d'un matériau souple, ledit procédé

comprenant les étapes connues: du chauffage de la matière thermo-

plastique pour l'amener jusqu'à sa température de ramollissement, de l'association de cette matière thermoplastique à sa ou ses feuilles de protection, du calandrage de cet ensemble pour coller la ou les feuilles à la matière thermoplastique, de la mise en forme de cet ensemble par passage entre les galets d'un appareil de profilage et du sectionnement de l'ensemble en tronçons ayant la longueur désirée,

ledit procédé étant caractériséen ce que l'on dépose la matière ther-

moplastique ramollie sur sa feuille de protection, sous la forme d'un boudin de section régulière, en ce que l'on amène ce boudin jusqu'aux rouleaux de calandrage en tirant sur sa feuille de protection, en ce

que simultanément l'on enferme totalement ledit boudin dans une enve-

loppe, soit en fermant sur elle-même la feuille de protection, soit en recouvrant le boudin d'une seconde feuille dont les bords viennent en chevauchement de ceux de la première feuille, et en ce que l'on procède aux opérations de calandrage, de mise en forme et de découpage

à longueur, sur le boudin ainsi entièrement enveloppé.

En déposant le boudin de matière thermoplastique chaude et ramollie directement sur sa feuille de protection, immédiatement à la sortie de la machine (extrudeuse, calandreuse, four tunnel,

presse chauffante avec becsà gaz ou avec panneauxà infra-rouges, mala-

xeur, chauffage au chalumeau, chauffage par conduction ou par rayon-

nement) utilisée pour porter la matière thermoplastique à sa tempé-

rature de ramollissement, il est possible de tirer sur ladite feuille

de protection sans altérer le boudin de matière plastique.

De ce fait, il devient possible d'optimiser la produc-

tivité de la machine utilisée pour ramollir la matière plastique sans

avoir le handicap du refroidissement à la sortie de ladite machine.

De nombreuses matières délivrées en feuilles-papier,

carton, tissu, fibre de verre, complexe carton et polyéthylène ou car-

ton et aluminium et polyéthylène sont compatibles à la fois avec la température à laquelle la matière thermoplastique sort de la machine

dans laquelle elle a été ramollie (environ 140 'C), et avec la protec-

tion de ladite matière thermoplastique, à savoir qu'à l'instant du recouvrement de cette matière plastique une simple pression suffit pour que la-feuille de protection adhère définitivement à la matière

plastique et forme avec elle un bloc composite,indivisible aux con-

ditions normales de température, de pression, d'humidité et d'atmos-

phère ambiante.

En conséquence, la machine utilisée pour ramollir la

matière thermoplastique peut fonctionner avec son rendement normal.

En tirant sur la feuille de protection au lieu de tirer sur le boudin de matière ramollie, on élimine tous les risques de fracturer le boudin; les nouvelles limites dans la mise en oeuvre d'un tel procédé sont augmentées dans des proportions considérables,

la nouvelle norme à respecter étant dorénavant celle de la résis-

tance à l'étirement que peut supporter la feuille de protection lors-

que, chargée du boudin de matière thermoplastique ramollie, on tire

sur elle pour l'amener jusqu'aux rouleaux de calandrage.

Dans un mode préféré de mise en oeuvre, la matière thermoplastique, chargée ou non, est ramollie dans une extrudeuse,

associée de préférence à un système de dégazage.

Parmi, les divers matériels qui peuvent convenir au ramollissement de la matière thermoplastique, l'extrudeuse est en

effet la machine qui assure la meilleure homogénéisation de la ma-

tière et-simultanément garantit le plus grand débit de matière

traitée, donc conduit au meilleur rendement.

Dans une technique préférentielle de mise en oeuvre, la matière thermoplastique est extrudée à une température maximale voisine de 1400, puis une fois qu'elle est déposée sur sa feuille

de protection, et sans que l'on se préoccupe aucunement de son re-

froidissement, on conduit le boudin de matière thermoplastique jus-

qu'aux rouleaux de calandrage en refermant simultanément la feuille de protection autour dudit boudin, et l'on effectue le calandrage du boudin alors qu'il se trouve à une température encore suffisamment élevée, de l'ordre de 100 à 1200 C. En travaillant le boudin sur la calandre alors qu'il *est encore chaud, il est très facile de déformer ledit boudin, de

l'aplatir progressivement et de le délivrer à la sortie de la calan-

dre sous la forme d'un plat qui, lui-même, est toujours suffisamment chaud pour pouvoir être à son tour travaillé et mis dans les formes les

plus diverses par passage dans une profiteuse à galets.

Ainsi, après l'opération de calandrage, et encore une

fois sans se préoccuper aucunement du refroidissement du boudin en-

veloppé de la feuille de protection, on procède à la mise en forme finale du boudin enveloppé en le déformant dans une profileuse à galets alors qu'il se trouve à une température de l'ordre de 80 à

1000 C.

Selon également un mode préférentiel de mise en oeuvre, le boudin est extrudé à une vitesse d'au moins 20 m/minute et il est repris immédiatement par la feuille de protection, et transporté à

cette même vitesse jusqu'à la calandre, ce qui constitue une amé-

lioration notable du rendement relativement aux techniques connues qui autorisent des vitesses de sortie d'extrusion de boudin plein

au plus égales à 6 m/minute.

La feuille de protection qui reçoit le boudin de ma-

tière thermoplastique ramollie est suffisamment large pour envelop-

per totalement et continûment le boudin après qu'il a été aplati puis mis en section dans sa forme correspondant à son utilisation, et dans ce cas les deux bords longitudinaux de la feuille sont en recouvrement, soit en variante, la feuille de protection qui reçoit le boudin de matière ramollie est d'une largeur seulement légèrement supérieure à celle du profilé ou de la plaque une fois mise en forme, et dans ce cas ladite feuille constitue un premier support inférieur

qui est associé avant la calandre à une seconde feuille de même na-

ture et de même largeur, laquelle seconde feuille constitue le sup-

port supérieur en sorte que le boudin soit entièrement recouvert, que les bords de la seconde feuille soient en chevauchement de ceux

de la première feuille et qu'une fois encore le boudin soit entière-

ment enveloppé d'une pellicule de protection sur laquelle il adhère totalement.

La ou les feuilles de protection qui enveloppe le bou-

din est formée à partir de feuillesde papier ou de carton, ou à par-

tir de nappes de tissu, de nappes en fibre de verre, de nappes d'un

complexe carton-polyéthylène ou carton-aluminium-polyéthylène.

Toutes ces matières onten commun de résister à des tem-

pératures largement supérieures à 1600 C, donc à des températures su-

périeures à celle à laquelle se trouve le boudin de matière ramollie

à sa sortie de l'extrudeuse, et de résister à des étirements attei-

gnant des vitesses largement supérieures à celle de 20 m/minute.

On sait par ailleurs que la matière thermoplastique

chaude et molle colle parfaitement sur ces différentes matières sug-

gérées à titre d'enveloppes après compression et après refroidisse-

ment. En conséquence, toutes les matières enveloppantes énu-

mérées ci-avant conviennent parfaitement à la mise en oeuvre du pro-

cédé de l'invention.

La matière thermoplastique utilisée est soit une matiè-

re vierge, chargée ou non, soit une matière de rebut que l'on recy-

cle pour réduire d'autant les coûts de mise en oeuvre de l'invention.

Il existe ainsi trois niveaux possibles d'approvision-

nement en déchets thermoplastiques: les rebutsdes producteurs de polymères, les rebuts non directement recyclables des transformateurs, et les déchets provenant des utilisateurs finaux,en particulier des

emballages,des films et sacs (agriculture, industrie, commerce).

L'invention apparaît à cet égard être d'un très grand

intérêt car elle autorise le réemploi de tous les matériaux thermo-

plastiques de rebut,de toutes les sources de déchets qui actuellement sont voués au brûlage, la seule condition à respecter étant que les charges éventuellement associées à la matière thermoplastique ne constituent pas en poids plus de 60 % du mélange, ceci afin que la matière thermoplastique soit en quantité suffisante pour garantir une bonne adhérence sur l'enveloppe de protection, et assurer par là-même une excellente cohésion du composite noyau thermoplastique

chargé-enveloppe de protection.

En tout état de cause, l'invention permet le réemploi de matière thermoplastique polluée par des charges représentant en

poids plus de 60 % du mélange, ladite matière thermoplastique souil-

lée étant dans de tels cas mélangée dans l'extrudeuse à une matière

thermoplastique vierge, ou à une matière thermoplastique moins souil-

lée, pour qu'en définitive la matière homogénéisée par l'extrudeuse

comprenne en poids au moins 40 % de matière thermoplastique.

Les charges mélées à la matière thermoplastique peu-

vent être d'originestrès diverses: il peut s'agir de fibres,par

exemple de tissu, de papier, de carton ou autres fibres cellulosi-

ques, même les fibres souillées et humides provenant de la papeterie, de fibres de verre, d'amiante ou de bois; il peut également s'agir de poudre de talc, de kaolin, de silice, d'aluminium ou de sciure de bois; il peut enfin s'agir de fil fin et léger d'aluminium, de fer,

voire de feuillard, c'est à dire de ruban plastique ou de ruban métal-

lique souple.

2528350

Dans le cas de chargesen fibres, celles-ci sont de

préférence des fibres longues et avantageusement elles ont une lon-

gueur d'au minimum 2 mm, de manière à conférer au produit fini

d'excellentescaractéristiquesde rigidité.

Le procédé de l'invention prévoit qu'avant introduction dans l'extrudeuse la matière thermoplastique soit finement broyée

et réduite à un état suffisamment homogène.

En conséquence, tous les déchets plastiques peuvent être recyclés, donc valorisés, pour autant qu'ilspossèdent ou qu'ils soient mélangés avec une quantité de charge qui ne dépasse pas 60 %

en poids.

En autre conséquence, la présente invention permet donc le réemploi d'une matière première utilisée en papeterie et à

ce jour vouée au rebut, à savoir les complexes polyéthylène-aluminium-

fibres de cellulose, qui telle qu'elle n'est jamais recyclée car l'aluminium est considéré comme un contaminant inséparable des deux

autres constituants.

Ainsi, alors qu'il est actuellement assez classique de régénérer des complexes polyéthylène + fibres cellulosiques,tel papier

* ou carton, les complexes polyéthylène + fibres cellulosiques + alumi-

nium constituent en part importante des déchets jugés malheureusement irrécupérables. La présente invention, en autorisant sans limite le

réemploi de ces derniers complexes, apporte donc des solutions satis-

faisantes du point de vue de la lutte contre la pollution, en trouvant le plein emploi à une source immuable de déchets, et satisfaisantes d'un point de vue purement économique, en utilisant un produit dont

la valeur à l'achat est nulle.

La présente invention a également pour objet une ins-

tallation permettant la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-

dessus, ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend une extrudeuse pour la distribution, sous la forme d'un

boudin de section régulière, à l'état pâteux, de la matière thermoplas-

tique, chargée ou non; des moyens pour dérouler sous ce boudin une feuille d'un matériau souple; des moyens pour enfermer totalement ledit boudin à l'aide de ce matériau souple, soit en fermant sur elle-même la feuille sur laquelle repose le boudin, soit en recouvrant le boudin d'une seconde feuille dont les bords viennent en chevauchement de ceux de la première feuille;

11 2 D 2835 C

des moyens pour tirer sur au moins la première feuil le et amener le boudin jusqu'aux rouleaux de calandrage; et des moyens connus qui permettent le calandrage,

la mise en forme et le découpage à longueur du boudin ainsi entière-

ment enveloppé. La présente invention a pour troisième objet un produit,

et notamment un produit de forme allongée tel un profilé ou une pla-

que, dont le noyau est en matière thermoplastique, chargée ou non, et est protégé par au moins une feuille d'un matériau souple, ledit

produit étant caractérisé en ce que les ou ladite feuille envelop-

pe entièrement et continûment le noyau en recouvrant ses deux chants longitudinaux. Dans ce produit, la matière thermoplastique, tel par exemple un polyéthylène ou un chlorure de polyvinyle,sert de liant entre les différentes charges solides d'une part, avec l'enveloppe

qui habille le noyau d'autre part.

A cet égard, l'emploi pour l'enveloppe d'un complexe carton-polyéthylène ou d'un complexe carton-aluminium-polyéthylène peut avoir un avantage supplémentaire, en ce sens que le polyéthylène

du complexe améliore encore l'accrochage du noyau de matière thermo-

plastique sur l'enveloppe.

Dans le produit tel que défini ci-dessus, l'adhésion du

noyau de matière thermoplastique pure ou chargée sur la ou les feuil-

les qui l'enveloppent continûment conduit à un composite dont lespropriétés dépassent les propriétés cumulées de ses divers constituant La synergie entre le noyau et l'enveloppe se relève notamment à l'examen des caractéristiques mécaniques du produit fini, celui-ci présentant d'excellentes résistances à l'allongement, à la compression, à la flexion et à la torsion; la raison probable de cet

effet de synergie est que l'enveloppe de protection recouvre continû-

ment le noyau, y compris sur ses deux chante longitudinaux, qu'il y a donc liaison cohérente entre tous les points de l'enveloppe, et

qu'il y a au surplus liaison cohérente entre tous les points du pro-

duit puisque le noyau est intimement lié par collage à l'enveloppe.

Le produit fini obtenu possède également toutes les

propriétés des thermoplastiques et toutes les propriétés de l'envelop-

pe On peut citer par exemple: son imperméabilité due à la matière plastique, sa thermoplasticité, son imprimabilité, due à l'enveloppe, sa bonne tenue au froid, due également à l'enveloppe,

12 2528350

sacompatibilité évidente avec les produits alimentai-

res, puisqu'il suffit que le matériau constituant l'enveloppe, c'est à dire la seule matière en contact avec l'environnement extérieur, satisfasse aux normes alimentaires, son aspect soigné, l'enveloppe continue faisant ap- paraître une surface régulière, unie, d'o sont gommés les défauts en surface de la matière plastique, défauts que l'on sait d'autant

plus apparents et prononcés que la quantité de charge est importante.

Enfin, dans le cas o la matière thermoplastique cons-

tituant le noyau du produit est chargée,le produit fini obtenu pos-

sède également les propriétés des charges, d'o en particulier une

amélioration supplémentaire de ses résistances mécaniques à l'allon-

gement et/ou à la compression et/ou à l'écrasement et/ou à la flexion

et/ou à la torsion en fonction de la nature et de la quantité de char-

ge employée.

Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente in-

vention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemples purement illus-

tratifs et non limitatifs, diverses formes de réalisation en référen-

ce aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique d'une première variante d'installation permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention, variante plus particulièrement réservée à la fabrication de profilés enveloppés dans une feuille fermée sur elle-même; La figure 2 est une vue schématique d'une seconde variante d'installation permettant la mise en oeuvre du procédé de

l'invention, variante plus particulièrement réservée à la fabrica-

tion de plaques enveloppées par un premier support inférieur et par

un second support supérieur en recouvrement du boudin, les bords lon-

gitudinaux du second support venant après calandrage en chevauchement de ceux du premier support, Les figures 3 a à 3 m représentant diverses sections

de profilés et deplaquesréalisablessur l'une ou l'autre des installa-

tions des figures 1 et 2, à partir du procédé selon l'invention.

En se référant aux dessins, on voit que l'on a désigné par 1 une trémie d'alimentation associée à une, vis forceuse 2 qui,

tournanten 3 autour de son axe vertical entraîne en rotation des ai-

lettes ou des palettes 4 La trémie 1 est alimentée en déchets thermo-

plastiques de toutes sortes, films, emballages, packs de lait, rebuts divers de papeterie, qui, en amont de la trémie 1, sont réduits à un

état suffisamment fin et homogène à l'aide d'un broyeur à couteaux in-

sonorisé, schématisé par le rectangle 5.

13 2528350

La matière amenée dans la trémie 1 peut également être une matière thermoplastique vierge, éventuellement chargée en déchets textilesou-par du papier, par de l'aluminium, par de la sciure de bois,

ou encore par de fines et longues fibres de verre ou fibres métalli-

ques. La sortie de la trémie 1 alimente directement l'entrée 6 d'une extrudeuse 7 composée d'un fourreau cylindrique pourvu de

résistances de chauffage 8 et d'une vis centrale d'extrusion 9 com-

mandée dans sa rotation 10 par un ensemble d'engrenages 11, eux-mêmes

commandés dans leur rotation 12-par un moteur principal 13.

L'extrudeuse 7 à alimentation forcée est associée à une

pompe de dégazage 14 entraînée par un moteur 15.

Le mélange intime et de granulométrie choisie, formé

de la matière thermoplastique et de ses charges, est forcé de l'en-

trée,:a sortie de l'extrudeuse 7 par la vis 9 Par l'action combi-

née de la source de chaleur 8, le mélange est ainsi amené à un état

de fusion qui l'homogénéise encore davantage.

Dans ces conditions, un boudin 16 de matière molle est délivré à la sortie de l'extrudeuse, à une température voisine de

1400 C et à une vitesse d'au moins 20 m/minute La section de ce bou-

din de matière molle et chaude est fonction de la forme de la filière placée à la sortie de l'extrudeuse: cette section peut être celle d'un cylindre plein, d'un carré, d'un rectangle relativement aplati,

tel que 17, ou arrondi sur ses petits côtés, tel que 18.

Dans la variante d'installation représentée à la figu-

re 1, variante plus particulièrement réservée à la réalisation de profilés de petite largeur, le boudin 16 est immédiatement déposé sur une feuille 19 d'un matériau souple, par exemple papier, carton ou tissu, délivré à partir d'une bobine 20 et éventuellement soumise

à un préchauffage par infra-rouges 21 pour éviter, ou du moins limi-

ter, un trop grand refroidissement du boudin 16.

En même temps qu'il est tiré vers l'avant par au moins

l'un des rouleaux 22 d'une calandre 23, le papier 19 est mis en for-

me par pliages successifs, un premier guide 24 relevant les bords de la feuille,ainsi qu'il est schématisé en 25, et un second guide 26

rabattant les bords l'un sur l'autre de manière à envelopper totale-

ment et continûment le boudin, ainsi qu'il est schématisé par les

flèches 27.

Le boudin ainsi enveloppé est conduit jusqu'au rouleau de la calandre sans avoir subi la moindre contrainte mécanique, et en conséquence sans risque de déformation ni de déchirure Pour ce faire, il est bien évident que la vitesse d'étirement de la feuille

de protection 19 à partir du rouleau 22 est égale à la vitesse d'ex-

trusion du boudin 16.

La distance séparant la filière de l'extrudeuse 7 de la ligne de calandrage 23 étant courte, et d'autre part le boudin 16 n'étant soumis à aucun refroidissement spécifique, ledit boudin enveloppé de sa feuille de protection 19 est pris par les rouleaux 22 de la calandre alors qu'il se trouve à une température de l'ordre de 100 à 1200 C, c'est à dire à une température convenable pour être

travaillé, comprimé et mis en forme.

En tout état de cause, la distance séparant la filière de l'extrudeuse de la ligne de calandrage 23 peut être déterminée, et allongée ou raccourcie, en fonction précisément de la température

idéale à laquelle le boudin enveloppé de sa feuille doit se présen-

ter à l'entrée des premiers rouleaux de calandrage.

Lors de son passage entre les rouleaux de la calandre,

la feuille 19 se colle d'elle-même sur le noyau de matière thermo-

plastique, du simple fait de la pression exercée par les rouleaux.

Eventuellement, pour faciliter le collage, un ou plu-

sieurs des rouleaux 22 sont soumis à un refroidissement continu par eau.

A sa sortie de la dernière paire de rouleaux de la li-

gne de calandrage, le composite plat 28 formé du noyau de matière thermoplastique, chargée ou non, entièrement enveloppé de sa feuille de protection, est immédiatement conduit à une ligne de profilage 29 dans laquelle, par passage entre plusieurs paires successives de galets , le plat est progressivement amené au profil désiré, ainsi qu'il

est schématisé en 31 puis 32.

Le composite plat 28 est aisément travaillé, donc défor-

mable entre les galets, puisqu'il sort de la ligne de calandrage à une température élevée et qu'il entre dans la ligne de profilage à une température de travail idéal qui peut être comprise entre 80 et 1000 C.

Après mise en forme du composite dans sa section défi-

nitive, par exemple la cornière en L schématisée en 32, le profilé est sectionné pàr les couteaux 33 en tronçons ayant la longueur désirée.

A titre d'exemple concret de réalisation, pour la fabri-

cation d'une cornière en L de 3 mm d'épaisseur, de 70 mm de développe-

ment, que l'on pliera donc en deux ailes d'équerre de 35 mm de largeur chacune, on extrude un mélange polyéthylène-carton-aluminium que l'on

distribue à la vitesse de 20 m/minute sous la forme d'un boudin cylin-

2328350

drique de 8,17 mm de diamètre.

Ce boudin sort de l'extrudeuse à la température de 1400 C, et il est immédiatement déposé sur une feuille de papier

kraft de 160 mm de large qui est tirée par la première paire de rou-

leaux de la calandre à la vitesse de 20 m/minute. Après calandrage et mise en forme de cornière en L par les galets de la ligne de profilage, la cornière pèse 180 grammes

par mètre linéaire.

A titre indicatif, on rappelle que la même cornière fabriquée directement par extrusion à partir d'une filière en V ne

peut sortir qu'à une vitesse voisine de 5 m/minute, la cornière ré-

sultante étant de surcroît d'un fini peu esthétique et possédant des

caractéristiques mécaniques nettement inférieures à celles de la cor-

nière formée selon le composite de l'invention.

Par exemple, un plat de 380 mm de long porté seulement

à ses deux extrémités est soumis dans sa partie médiane à des pres-

sions verticales et de bas en haut (par l'intermédiaire de poids)

et la flèche de chaque échantillon est mesurée en centièmes de milli-

mètres. Différents échantillons sont testés,le premier fabriqué selc

la technique traditionnelle d'extrusion directe, les autres après mi-

se en oeuvre de l'invention, avec des épaisseurs de papier envelop-

pant variables.

Une flèche de 5 mm est atteinte avec un poids de 50 g pour la cornière traditionnelle, donc non enveloppée, avec un poids de 160 g pour une enveloppe de 0,15 mm d'épaisseur, avec un poids de 300 g pour une enveloppe de 0,4 mm d'épaisseur et enfin avec un poids

de 450 g pour une enveloppe de 0,6 mm d'épaisseur.

La variante d'installation représentée à la figure 2 est réservée à une fabrication de composites dont l'enveloppe est formée de deux feuilles qui se chevauchent, et ladite installation est donc plus particulièrement réservée à la fabrication de plaques

de grande largeur.

Dans cette installation, les appareils et organes ayant une référence entre 1 et 15 sont identiques à ceux de l'installation

de la figure 1.

La filière de l'extrudeuse 7 délivre un boudin chaud de matière ramollie, soit sous la forme d'un cylindre 16, soit sous une forme plus ovalisée 18, ledit boudin étant dans tous les cas déposé immédiatement sur un premier support de protection 19 délivré depuis L

16 2528350

une bobine 20 et éventuellement préchauffé par des infra-rouges 21.

Ce support 19 porteur du boudin subit une première mise en forme au travers d'un dispositif 34, lequel relève les deux bords de la feuille 19, comme indiqué en 35, et les rabat en 36 sur le boudin 18. Aussitôt après, un second support 37, de même nature que la feuille 19, délivré à partir d'une bobine 38 et éventuellement préchauffé par les infra-rouges 39,est appliqué en 40 sur le boudin

partiellement recouvert.

Par passage dans un second dispositif 41 de mise en forme, les deux feuilles 19 et 37 sont appliquées plus étroitement

sur le boudin 18 et sont elles-mêmes en recouvrement partiel, de ma-

nière à présenter la disposition représentée dans son ensemble par

la flèche 42.

Le boudin ainsi protégé est déplacé jusqu'à une ligne de calandrage 43 dans laquelle au moins la première paire de rouleaux 44 tire sur au moins la feuille inférieure 19 à une vitesse égale à la

vitesse d'extrusion du boudin.

La ou les pressions exercées par les rouleaux 44 affine

le boudin, lequel prend la forme plus aplatie repérée dans son ensem-

ble par la flèche 45, et dans le même temps les feuilles 19 et 37

collent au noyau de matière thermoplastique.

Il est clair que la largeur des feuilles 19 et 37 a été

sur ce point déterminée en fonction de la section, et plus précisé-

ment en fonction de la largeur de l'objet 45 à délivrer à la sortie

de la calandre.

La largeur des feuilles 19 et 37 est en effet choisie de telle sorte que dans sa section définitive les chants longitudinaux de la plaque 45 soient recouverts des feuilles 39 et 37 dont les bords

viennent en chevauchement l'un l'autre.

Ainsi, le passage dans la calandre 43 n'occasionnera au-

cun fluage de la matière thermoplastique, celle-ci restant constamment emprisonnée entre les feuilles 19 et 37 se recouvrant toujours au moins partiellement. Après calandrage, la plaque est éventuellement mise en forme entre les galets d'une ligne de profilage 46, puis enfin elle

est découpée à longueur par des couteaux 47.

Dans une autre variante, la plaque 45 découpée à longueur

est ensuite mise en forme par un dispositif d'emboutissage 48.

La mise en forme de la plaque par profilage ou par 17 232 v 835 emboutissage est toujours possible puisque, comme dans l'installation de la figure 1, la plaque 45 sort de la dernière paire de rouleaux de la calandre à une température suffisamment élevée pour être travaillée

et déformée.

Tous les produits, profilés ou plaques, fabriqués dans une des installations des figures 1 ou 2 ont en commun de comporter

un noyau en matière thermoplastique, chargée ou non, enveloppé en-

tièrement et continûment par une ou deux feuilles d'un matériau sou-

ple qui recouvre également les deux chants longitudinaux du produit

fini.

Ledit produit est donc d'un aspect tout à fait caracté-

ristique, en ce sens que le noyau de matière thermoplastique est

absolument invisible sous la feuille de protection.

Le profilé fini peut être délivré sous les sections les plus diverses, par exemple sous la forme d'un plat 49 (Figure 3 a), d'une cornière en L 50 (Figure 3 b), d'une cornière en U 51 (Figure 3 c), d'un tube de section rectangulaire 52 ou carrée 53 (Figures 3 d et 3 e respectivement) dont les deux chants restent libres ou au contraire

sont scellés par collage ou autre technique, d'une poutre triangulai-

re 54 (Figure 3 f), d'une cornière amortisseur 55 dont les ailes sont légèrement rabattues vers le centre de la cornière (figure 32), d'une

autre cornière amortisseur 56 dont les ailes s'étendent jusqu'au cen-

tre de l'âme (Figure 3 h), d'une poutre en L 57 (Figure 3 i) et de la

variante 58 de cette poutre avec un chant en appui sur l'âme (Figu-

re 31), d'une variante de poutre de section rectangulaire dans la-

quelle un petit côté est formé en double épaisseur 61 (Figure 3 k).

La plaque finie peut être à bords relevés 59 (Figure

31) ou encore de section crénelée 60 (Figure 3 m).

Les différents produits précités sont utilisables dans

différentes industries, telles celles de l'emballage et du condition-

nement (profilés) et de la manutention (plaques et palettes pour por-

ter des caisses de chargement et des emballages).

Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes

d'application non plus qu'aux modes de réalisation qui ont été men-

tionnés et l'on pourrait concevoir diverses variantes sans sortir

pour autant du cadre de ladite invention.

18 2528350

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 ') Procédé de fabrication en continu de produits dont le

noyau est en matière thermoplastique, chargée ou non, et est pro-

tégé par au moins une feuille d'un matériau souple, ledit procédé

comprenant les étapes connues: du chauffage de la matière thermo-

plastique pour l'amener jusqu'à sa température de ramollissement, de l'association de cette matière thermoplastique à sa ou ses feuilles de protection, du calandrage de cet ensemble pour coller la ou les feuilles à la matière thermoplastique, de la mise en forme de cet ensemble par passage entre les galets d'un appareil de profilage et du sectionnement de l'ensemble en tronçons ayant la longueur désirée, caractérisé en ce que l'on dépose la matière thermoplastique ramollie sur sa feuille de protection, sous la forme d'un boudin de section régulière, en ce que l'on amène ce boudin jusqu'auxrouleaux de calandrage en tirant sur sa feuille de protection, en ce que simultanément l'on enferme totalement ledit boudin dans une enveloppe, soit en fermant sur elle-même la feuille de protection, soit en recouvrant le boudin d'une seconde feuille dont les bords viennent en chevauchement de ceux de la première feuille, et en ce que l'on procède aux opérations de calandrage, de mise en forme et de découpage à longueur, sur le boudin ainsi

entièrement enveloppé.

) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on ramollit la matière thermoplastique, chargée ou non, dans une

extrudeuse, associée de préférence à un système de dégazage.

3 ) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on extrude la matière thermoplastique, chargéeou non, à une température maximale voisine de 1400 C.

) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

3 caractérisé en ce que l'opération de calandrage du boudin enve-

loppé est effectuée à une température de l'ordre de 100 à 1200 C.

) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

4, caractérisé en ce que l'opération de mise en forme du boudin -

enveloppé est effectuée à une température de l'ordre de 80 à 1000 C.

6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisé en ce que l'on extrude le boudin à une vitesse d'au moins mètres /minute

7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

6 caractérisé en ce que l'on enveloppe le boudin par du papier, du

19 2328335

carton, du tissu, une nappe en fibre de verre, une nappe d'un com-

plexe carton-polyéthylène ou carton-aluminium-polyéthylène.

) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

7 dans lequel la matière' thermoplastique est chargée, caractérisée en ce que la charge est constituée de fibres de tissu, de papier, de carton ou autres fibres cellulosiques, de fibres de verre, d'amiante, de bois, de poudre de talc, kaolin ou silice, d'aluminium ou de sciure de bois, le mélange précité comprenant dans ce cas au

moins 40 % de matière thermoplastique.

90) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon

l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle

comprend: une extrudeuse pour la distribution, sous la forme d'un

boudin de section régulière, à l'état pâteux, de la matière thermo-

plastique, chargée ou non; des moyens pour dérouler sous ce boudin une feuille d'un matériau souple; des moyens pour enfermer totalement

ledit boudin à l'aide de ce matériau souple, soit en fermant sur elle-

même la feuille sur laquelle repose le boudin, soit en recouvrant le

boudin d'une seconde feuille dont les bords viennent en chevauche-

ment de ceux de la première feuille; des moyens pour tirer sur au moins la première feuille et amener le boudin jusqu'auxrouleaux de

calandrage; et des moyens de calandrage, de mise en forme et de dé-

coupage à longueur du boudin ainsi entièrement enveloppé.

) Produit, et notamment produit de forme allongée tel un profilé, une plaque, dont le noyau est en matière thermoplastique, chargée ou non, et est protégé par au moins une feuille d'un matériau

souple, caractérisé en ce que les ou ladite feuille enveloppe entière-

ment et continûment le noyau en recouvrant ses deux chants longitudi-

naux. 11 ) Produit, et notamment produit de forme allongée tel un profilé, une plaque, dont le noyau est en matière thermoplastique chargée ou non, et est protégé par au moins une feuille d'un matériau souple, caractérisé en ce qu'il est obtenu par la mise en oeuvre du

procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.