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. DEMANDE DE BREVET D'INVENTION la Société dite : COSDEN TECHNOLOGY INC. pour CHANGEUR DE CHALEUR UTILISE LORS DE L'EXTRUSION DE COMPOSITIONS THERMOPLASTIQUES.
Inventeurs : MMs Granville J. HAHN, Raleigh N. RUTLEDGE, Alonzo H. SEARL et Walter E. SOMMERMAN.
Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 13 septembre 1982 sous le numéro 416.811, au nom des inventeurs ci-dessus, dont la Demanderesse est l'ayant-droit.
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ECHANGEUR DE CHALEUR UTILISE LORS DE L'EXTRUSION
DE COMPOSITIONS THERMOPLASTIQUES.
La présente invention se rapporte à un échangeur de chaleur utilisé lors de l'extrusion de compositions thermoplastiques, notamment de mousses de compositions thermoplastiques. L'échangeur de chaleur décrit convient pour extruder des compositions contenant une majeure partie d'au moins une résine thermoplastique qui est soit de nature amorphe, soit de nature cristalline.
Selon les procédés conventionnels utilisés dans l'industrie des plastiques pour l'extrusion de compositions thermoplastiques, on introduit des billes ou des granules d'au moins une résine thermoplastique et divers additifs dans la zone d'alimentation d'une extrudeuse à vis. Dans cette extrudeuse, on chauffe et on mélange la résine thermoplastique et les additifs pour former une composition pratiquement homogène, continue, fluide et qui est poussée par la vis à travers la filière d'extrusion pour donner un produit ayant la forme et les dimensions désirées.
Lorsque la composition thermoplastique traverse l'extrudeuse, sa température s'accroît fortement à cause de la combinaison des forces de compression et de cisaillement qui sont appliquées au matériau par l'intermédiaire de la vis en rotation de l'extrudeuse. Pour une extrudeuse donnée, l'importance de l'accroissement de
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température varie selon la vitesse de rotation de la vis de l'extrudeuse et selon les propriétés de cisaillement de la résine thermoplastique particulière qui est traitée. Bien que de la chaleur soit souhaitable et nécessaire pour obtenir une extrusion satisfaisante, il faut enlever l'excès de chaleur du matériau sortant de l'extrudeuse de manière à maintenir la forme et l'intégrité du produit extrudé.
Généralement, cela est réalisé en faisant passer le produit extrudé, dans certains cas à plus faible vitesse, sur des rouleaux refroidisseurs ou dans des cuves de refroidissement situées en aval de la filière d'extrusion.
Du fait que la température du produit extrudé sortant de la filière d'extrusion est proportionnelle à la vitesse de rotation de la vis de l'extrudeuse lorsqu'elle fonctionne dans des conditions normales (notamment, un accroissement de production requiert une température plus élevée), les lignes d'extrusion conventionnelles ont été limitées du point de vue débit de production, par la capacité du dispositif de refroidissement situé en aval de la filière d'extrusion. Même si la capacité de ce dispositif de refroidissement est adéquate, le produit extrudé peut subir un choc thermique si on réduit sa température trop rapidement sur un important gradient de température, ce qui affecterait défavorablement ses propriétés mécaniques.
On a d'autre part rencontré des problèmes particuliers lors de l'extrusion de compositions de mousses thermoplastiques. Les extrudeuses pour compositions de mousses thermoplastiques fonctionnent généralement à des pressions élevées pour maintenir l'agent gonflant condensé jusqu'au moment où la composition sort de la filière d'extrusion. Si la température du produit expansé qui sort de la filière d'extrusion est nettement plus
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élevée que celle requise pour obtenir une extrusion satisfaisante, l'agent gonflant peut causer une surexpansion une fois la pression relâchée, et il en résulte une rupture des cellules ainsi qu'une perte de la stabilité dimensionnelle et de l'intégrité de la composition. Si la température est trop basse, l'expansion sera incomplète et on n'obtiendra que de piètres propriétés du point de vue densité.
Pour certains polymères, comme le poly- éthylène, la tolérance de température est seulement d'environ 1 C.
De plus, le problème n'est pas seulement d'obtenir une température absolue spécifique, mais une température uniforme. S'il existe des gradients de température dans la masse de polymère, il se produit une expansion inégale, causant de nouveau une rupture des cellules et de piètres valeurs de densité. A des débits élevés, les gradients de température apparaissent plus fréquemment.
Par conséquent, lors de l'extrusion de produits expansés, il est très difficile d'obtenir un accroissement du débit de production pour une ligne d'extrusion, sans provoquer une détérioration des propriétés physiques du produit résultant, comme par exemple la dimension, l'uniformité et l'intégrité des cellules, et la densité du polymère expansé. De plus, ces problèmes sont encore plus prononcés lorsque l'on incorpore divers additifs dans le produit expansé, comme par exemple un agent ignifugeant.
On a déjà proposé diverses solutions dans le passé pour résoudre ces problèmes. Par exemple, on peut utiliser deux vis d'extrusion séparées reliées en série. Dans cette conception, la vis de la seconde extrudeuse agit simplement pour envoyer la composition thermoplastique à travers l'ex- trudeuse qui est munie d'une double enveloppe et qui est refroidie par cir-
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culation d'un fluide de refroidissement. Cependant, l'utilisation d'une seconde extrudeuse de cette capacité est très coûteuse, aussi bien du point de vue équipement que du point de vue énergétique, et ne paraît pas être une méthode efficace pour refroidir un produit expansé. Des gradients de température apparaissent alors dans cette seconde extrudeuse parce que la chaleur est dégagée à la vis, tandis que le refroidissement est appliqué de l'extérieur.
De plus, à cause des pressions élevées utilisées lors de l'extrusion de mousses, on rencontre souvent des problèmes avec les joints arrières de la seconde vis d'extrudeuse. Un défaut des joints arrières peut entraîner des dommages à l'engrenage à cause du polymère qui s'échappe, ainsi que des fuites indésirables d'agent gonflant.
Une autre solution consiste à diminuer la vitesse de rotation de la vis d'extrusion, nais cette solution représente l'antithèse d'un accroissement du débit de production.
D'autres solutions consistent à inclure des dispositifs de refroidissement soit dans la partie située en aval de l'extrudeuse, soit conjointement avec la filière d'extrusion elle-même. Cependant, ces types de filières sont très coûteux, et comme ils ne comportent pas d'éléments d'échange de chaleur efficaces, ils ne permettent pas d'obtenir un accroissement significatif du débit de production.
On peut encore augmenter la capacité du dispositif de refroidissement situé en aval de la filière d'extrusion. Cependant, cela donne lieu à des problèmes de choc thermique, comme mentionné ci-dessus, et de plus le refroidissement le plus essentiel est requis en amont de l'orifice de la fil filière afin que la résine puisse être extrudée dans l'intervalle de tempéra-
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ture requis. Ceci est essentiel quand on extrude de la mousse.
D'autres tentatives ont été faites pour interposer un dispositif de refroidissement entre l'extrudeuse et la filière d'extrusion. Ces efforts ont en fait permis d'améliorer le transfert de chaleur total ou la capacité de refroidissement de la ligne d'extrusion. Cependant, ils n'ont pas permis de résoudre le problème d'u niformité de température, comme montré, par exemple, parla nécessité d'introduire un dispositif de mélange supplémentaire après l'échangeur de chaleur ou le dispositif de refroidissement.
De plus, bien que l'on soit parvenu à augmenter le débit de production à l'aide de ces premières mesures, il n'a pas été possible de dépasser un certain niveau tout en maintenant un produit expansé ayant les propriétés physiques requises.
On voit donc que, pour l'extrusion de compositions thermoplastiques, il serait nécessaire de disposer d'une technique qui permette un accroissement du débit de production de l'extrudeuse tout en ne détériorant pas les propriétés physiques du produit extrudé. En particulier, il est souhaitable de disposer d'une technique pour extruder des compositions de mousses thermoplastiques, à des débits de production plus élevés et ayant d'excellentes propriétés physiques.
De préférence, on devrait atteindre ce but en utilisant une extrudeuse à simple vis.,
La présente invention a pour objet un appareil amélioré pour l'extrusion de résines thermoplastiques, et notamment un échangeur de chaleur qui permet : - d'accroître sensiblement les débits de résine dans une ligne d'extrusion, ne comportant de préférence qu'une seule extrudeuse à vis ;
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- d'obtenir des produits extrudés ayant d'excellentes propriétés physiques ; - de réaliser des économies d'énergie, pouvant dépasser 30%.
A cet effet, le dispositif d'échange thermique pour contrôler la température d'une résine quittant une extrudeuse et avant son passage dans une filière d'extrusion, comprend : - un échangeur de chaleur avec une entrée et une sortie pour une résine ex- trudée, plastifiée à chaud, et une entrée et une sortie pour un agent d'échange thermique circulant en relation d'échange thermique avec la ré- sine extrudée ; - un réchauffeur sélectif recevant le produit d'échange thermique provenant de l'échangeur de chaleur, ce réchauffeur portant l'agent d'échange ther- mique à une température déterminée pendant la phase de démarrage du dis- positif d'échange thermique ;
- un refroidisseur conçu pour recevoir une partie de l'agent d'échange ther- mique provenant du réchauffeur, ce refroidisseur comportant une entrée et une sortie pour cet agent d'échange thermique, ainsi qu'une entrée et une sortie pour un agent de refroidissement circulant en relation d'échange thermique avec cet agent d'échange thermique ; - un dispositif de contrôle interposé entre le réchauffeur et le refroidis- seur pour diriger sélectivement une partie de l'agent d'échange thermique vers le refroidisseur en réponse à une condition de température déterminée et pour diriger le reste de cet agent vers l'échangeur de chaleur ; et - une pompe pour faire circuler l'agent d'échange thermique entre l'échangeur de chaleur, le réchauffeur, le refroidisseur et le dispositif de contrôle.
D'après un mode d'exécution de l'invention, le dispositif d'échange
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thermique consiste en un coffre, qui peut être portable, et qui contient tout l'équipement nécessaire, ainsi qu'une entrée et une sortie pour l'agent de refroidissement et une entrée et une sortie avec connections à la filière d'extrusion.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description de modes d'exécution, donnés à titre d'illustration et ne comportant aucun caractère limitatif. Pour cette description, on se réfère aux dessins annexés qui montrent respectivement : Fig. l : une vue en perspective simplifiée d'un appareil pour extruder des compositions thermoplastiques sous forme de mousse ; Fig. 2 : une vue en perspective de l'échangeur de chaleur pour contrôle exact de la température ; Fig. 3 : une vue schématique de l'arrangement et des relations entre les divers composants de l'appareil ; Fig. 4 : une vue en élévation longitudinale, agrandie, de l'échangeur de chaleur du dispositif de refroidissement, suivant la ligne 4-4 de la Figure 1 ; Fig. 5 : une vue en élévation transversale, agrandie, de cet échangeur, sui- vant la ligne 5-5 de la Figure 1 ;
Fig. 6 : une vue en élévation, agrandie, d'une tuyère de sortie à l'échangeur représenté aux Figures 1 et 4-6 ; Fig. 7 : une vue en élévation, agrandie, d'une tuyère d'entrée de cet échan- geur ; Fig. 8 : une vue en élévation longitudinale d'un autre mode d'exécution de l'échangeur de chaleur du dispositif de refroidissement de l'inven-
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tion ; Fig. 9 : une vue en élévation longitudinale d'une partie de plaque tubulaire de l'échangeur représenté à la Figure 8 ; Fig. 10 : une vue en élévation transversale de l'extrémité d'entrée de l'échan- geur représenté à la Figure 8 ; Fig. ll : une vue en élévation transversale de l'extrémité d'entrée de la par- tie de plaque tubulaire de l'échangeur représenté à la Figure 8 ; Fig. 12 : idem que la Figure 10 pour l'extrémité de sortie ;
Fig. 13 : idem que la Figure 11 pour l'extrémité de sortie ; Fig. 14 : une vue en élévation, agrandie de l'assemblage de valve d'entrée de l'échangeur représenté à la Figure 8 ; Fig. 15 : une vue en élévation transversale et isolée d'une plaque d'entrée, pouvant être utilisée dans un mode d'exécution de l'échangeur de chaleur du type représenté à la Figure 8 ; et Fig. 16 : une vue schématique de l'échangeur, illustré sous sa forme de coffre.
Si on se réfère à la Figure 1, on voit un mode d'exécution de l'invention sous forme d'un ensemble comprenant une extrudeuse 2, un échangeur de chaleur ou plus simplement un dispositif de refroidissement 10 et une filière d'extrusion 70, en tant qu'éléments principaux. Ces éléments sont placés et installés de telle sorte que l'orifice d'entrée 14 du dispositif de refroidissement 10 communique avec l'orifice de sortie 6 de l'extrudeuse 2, et la filière d'extrusion 70 communique avec l'orifice de sortie 16 du dispositif de refroidissement 10. Dans cette figure, on a représenté un tube extrudé 74 sortant de l'orifice 72 de la filière d'extrusion. Sur le dessin, une partie de l'extrudeuse 2 a été enlevée pour montrer le tambour 4
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contenant une simple vis d'extrusion 8 tournant autour de son axe longitudinal.
On introduit la matière thermoplastique dans l'extrudeuse 2 par l'orifice d'alimentation 5. Quand on veut produire des mousses thermoplastiques, on introduit un agent gonflant par l'orifice 7 dans le tambour 4 autour de la vis d'extrusion 8. L'extrudeuse 2 est du type classique, à vis, à un étage, avec entraînement par moteur.
La Figure 2 est une vue schématique, détaillée, de l'échangeur de chaleur ou dispositif de refroidissement 10, suivant l'invention. Ce dispositif de refroidissement 10 comprend un échangeur de chaleur 12 pour résine, comprenant un orifice d'entrée 14 en aval et près de l'extrudeuse 2 ainsi qu'un orifice de sortie 16 reliant l'extrudeuse 2 à la filière d'extrusion 70. Le dispositif de refroidissement 10 comprend de plus un réchauffeur 20 et un refroidisseur 22, pour réglage de la température de l'agent d'échange circulant dans l'échangeur 12. Cet agent d'échange peut être tout liquide approprié dont le point d'ébullition est supérieur au point de fusion de la résine chaude introduite dans l'échangeur. On utilise avantageusement l'huile Thermanol 55 (produit vendu par Monsanto).
Le réchauffeur 20 sert à chauffer l'huile lors du démarrage, afin de faire fondre toute résine résiduaire, solide, d'une opération précédente, ainsi que pendant les périodes où la température de la résine sortant par l'orifice 16 est trop basse. Le réchauffeur 20 chauffe l'huile qui est renvoyée à l'échangeur 12, de sorte que le transfert de chaleur entre la résine froide et l'huile est accru, du fait que l'huile est plus chaude. Il en résulte que la température de la résine est augmentée jusqu'à la température pré-déterminée. Quant au refroi- disseur 22, il opère à l'inverse du réchauffeur, c'est-à-dire qu'il fournit
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de l'huile plus froide, d'où baisse de la température de la résine à l'orifice de sortie 16.
Un instrument 18 de contrôle de la température d'huile (indiqué à la Figure 3) permet de régler la température du système.
La Figure 3 illustre aussi, schématiquement, l'arrangement du dispositif de refroidissement 10. Au démarrage, l'instrument 18 de contrôle de la température agit sur le réchauffeur 20 en établissant un voltage suffisant pour que l'huile soit à température telle qu'il y ait fusion de toute résine solidifiée restant dans l'échangeur de chaleur après une opération précédente. L'huile est envoyée par la pompe 24, commandée par le moteur 26, à travers l'échangeur et elle sort par la conduite 28 vers la connection en T 30. A cette connection 30, l'huile est séparée : la majeure partie de cette huile est envoyée parpompe et par la conduite 32 vers l'échangeur 12, tandis que l'autre partie est envoyée par pompe et par la conduite 34 vers la filière d'extrusion 70, qui est ainsi chauffée à température suffisante pour faire fondre toute résine résiduelle.
Inversement, si la filière doit être à température plus élevée, cette filière peut être by-passée par l'huile et, dans ce cas, on chauffe à l'électricité. La répartition par la connection en T 30 varie en fonction des conditions opératoires ; cependant, en régime normal, environ 90% ou même plus de l'huile chaude retourne à l'échangeur de chaleur par la conduite 32, tandis que le reste de l'huile va à la filière d'extrusion 70. Le passage d'un faible courant d'huile à la filière n'est qu'un exemple.
Ce faible courant peut être coupé, de sorte que toute l'huile va à l'échangeur par la conduite 32, il peut être utilisé pour des besoins externes, par exemple des pompes à pression, ou on peut l'envoyer à l'échan- geur par une autre conduite, d'où deux orifices d'entrée dans l'échangeur,
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comme cela sera expliqué ci-après. Cependant, dans un but d'illustration, la conduite est, dans le cas présent, reliée à la filière, d'extrusion. Comme montré à la Figure 3, la conduite 34 et la conduite de retour 50 de la tuyère d'extrusion peuvent être équipées de vannes 33 et 35, qui permettent de couper le passage par la conduite 34 vers la filière d'extrusion 70, quand c'est nécessaire. Grâce à ces vannes, on peut effectuer la séparation sans qu'il soit nécessaire de purger tout le système.
L'huile chaude est envoyée par pompe dans l'échangeur de chaleur 12 où elle échange de la chaleur avec la résine. L'huile s'écoule avantageusement en contre-courant par rapport à la résine, ce qui améliore le transfert de chaleur. La résine fond et s'écoule dans l'échangeur 12 vers la filière d'extrusion 70. L'huile chaude, ayant transféré sa chaleur à la résine froide, quitte l'échangeur 12 par la conduite 36 et elle est donc refroidie. Elle retourne au réchauffeur 20, où elle est à nouveau chauffée, et le cycle recommence.
Dès que la résine s'écoule normalement, le réglage par l'instrument 18 de contrôle de température peut être moins strict et la production en continu peut s'établir.
A ce moment, le moyen de refroidissement 10 agit pour enlever de la chaleur à la résine chaude sortant de l'extrudeuse 2 et pour am ener cette résine à une température pré-déterminée. Quand la résine chaude commence à s'écouler dans l'échangeur 12, les indicateurs de température signalent toute augmentation de température de la résine fondue et, dans ce cas, l'instrument de contrôle de température d'huile 18 coupe le réchauffeur. Le dispositif de refroidissement 10 entre en action pour fournir de l'huile plus froide à
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l'échangeur 12.
D'après le cycle d'écoulement de l'huile, l'huile chaude sort de l'échangeur 12 par la conduite 36 près de l'extrémité d'entrée 14. L'huile, par passage en contre-courant dans l'échangeur, a agi en tant que capteur de chaleur pour enlever des calories à la résine fondue, qui est source de chaleur, et par conséquent la température de l'huile a augmenté. L'huile chaude est alors envoyée par la conduite 36, via la pompe 24, au réchauf- feur 20. Le passage dans la conduite 36 provoque déjà un certain échange thermique entre l'huile chaude et l'atmosphère ambiante.
L'huile pouvant avoir une température de l'ordre de plusieurs centaines de degrés Celsius, alors que l'atmosphère ambiante est à une température de l'ordre de 10 à 40 C, l'échange thermique peut intervenir pour enlever environ 90 à 95% du total de calories à éliminer.
Comme mentionné ci-dessus, le réchauffeur 20 a été coupé. Cependant, le passage à travers ce réchauffeur protège l'huile contre tout choc thermique, grâce à la chaleur restant dans le réchauffeur. L'huile, partiellement refroidie par échange avec l'atmosphère ambiante, sort du réchauffeur 20 et va vers la seconde connection en T 38. Le courant d'huile est séparé : une petite quantité va par la conduite 40 vers le refroidisseur d'huile 22, tandis que la majeure partie va par la conduite 28 vers la connection en T 30, où l'huile est séparée, comme expliqué ci-dessus, la majeure partie retournant à l'échangeur 12. La proportion relative d'huile qu'on laisse passer vers le refroidisseur 22 est déterminée par la vanne solenoide 42, en fonction de signaux provenant de l'instrument 18 de con- trôle de température d'huile.
Les proportions relatives dépendent des
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conditions opératoires ; cependant, la quantité d'huile allant par la conduite 28 vers l'échangeur 12 varie de 80 à 95% environ et elle est de préférence d'au moins 90%. Cela signifie que la source externe de refroidissement, par exemple une source d'eau froide venant du refroidisseur 22, ne doit supporter qu'une faible charge. Une vanne de limitation 41, placée près de la vanne à solénoïde 42, agit en limitant l'écoulement d'huile par la conduite 40, qui serait provoqué par une montée en pression dans la conduite 28.
L'huile quittant la connection en T 38 par la conduite 28 va vers la connection en T 30. La vanne à pression 43, placée dans la conduite 28, règle la quantité d'huile retournant par cette conduite vers l'échangeur 12 et la filière d'extrusion 70. La séparation à la connection en T 30 a été décrite ci-dessus ; la différence entre la fonction de refroidissement et celle de chauffage réside dans le fait que l'huile agit comme agent de refroidissement pendant le cycle présent, tandis qu'elle agit, lors du démarrage, comme agent de chauffage pour faire fondre la résine et assurer son écoulement dans la filière d'extrusion et l'échangeur de chaleur. A partir de la connection en T 30, la majeure partie de l'huile passe à travers la conduite 32 vers l'échangeur 12.
D'après un mode d'exécution de l'invention, dont il sera discuté ci-après au sujet de la Figure 4, l'huile est introduite dans deux chambres différentes de l'échangeur 12, respectivement par les conduites 32 et 33. Comme indiqué ci-dessus, la conduite 33 correspond à la conduite 34 des Figures 2 et 3, qui assure la liaison avec la filière d'extrusion. Dans le mode d'exécution actuellement décrit, la conduite est enlevée de la filière d'extrusion et est reliée directement à l'échangeur pour fournir deux écoulements individuels d'huile vers cet échangeur. Le
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courant d'huile, lors de son entrée dans l'échangeur de chaleur 12, a traversé le cycle chauffage-refroidissement, passant d'une huile chaude, sortant de l'échangeur à l'orifice d'entrée de résine 14, à une huile froide, à l'orifice de sortie de résine 16.
La majeure partie du refroidissement pendant le cycle a lieu par échange de chaleur entre l'huile et l'air ambiant.
En se référant à nouveau à la connection en T 38 située à la sortie du réchauffeur 20, la quantité moindre du courant d'huile chaud va, par la conduite 40 et la vanne à solénoïde 42, vers le refroidisseur d'huile z L'huile chaude y circule en contre-courant de l'agent d'échange plus froid.
On peut utiliser tout agent d'échange adéquat, en particulier l'eau. L'agent d'échange entre dans le refroidisseur d'huile 22 parla conduite 44 à une température inférieure à celle de l'huile chaude et absorbe des calories à cette huile. Il est ensuite envoyé par la conduite 46 à un dispositif de refroidissement, par exemple une tour de refroidissement (non représentée).
L'huile ainsi refroidie sort du refroidisseur par la conduite 48 et on la réunit avec l'huile revenant de la filière d'extrusion 70 par la conduite 50, ce qui donne le courant 52 d'huile de refroidissement. L'huile envoyée à la filière d'extrusion 70 permet de contrôler la température de cette filière, en évitant tout accroissement de température dû au procédé d'extrusion.
Du fait que le courant d'huile retournant de la filière d'extrusion est faible en comparaison du reste du courant d'huile, et que la température de la résine fondue est plus basse à la filière d'extrusion que celle de la résine fondue lors de son passage dans l'échangeur de chaleur, et aussi grâce à l'échange thermique huile-air ambiant, l'introduction de l'huile de retour par la conduite 50 n'affecte pas sensiblement la température de l'huile re-
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froidie sortant du refroidisseur d'huile par la conduite 48.
Le courant d'huile 52 va à la connection en T 54 où il est réuni à l'huile chaude de la conduite 36, d'où refroidissement de cette huile chaude.
Le courant combiné 36 est ensuite renvoyé, par la vanne 58 et la pompe 24, vers le réchauffeur et le cycle recommence.
Le réservoir à huile 60 fournit de l'huile additionnelle quand cela est nécessaire, par exemple quand il y a perte d'huile par suite de fuite ou lorsqu'il faut refroidir davantage l'huile chaude venant de l'échangeur.
De plus, la vanne 62 de relâchement de pression agit quand il se produit une montée en pression dans le système. Cela peut se produire au moment du démarrage, quand la fusion de la résine froide provoque une élévation de pression d'huile. Le système fonctionne normalement à des pressions
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2 2 d'huile de 4-5, 5 environ, mais la pression peut atteindre 6 au démarrage. Ces valeurs varient en fonction du type de matière à extruder ainsi que de l'agent de refroidissement utilisé. La pression de la résine fondue à l'entrée peut atteindre 350 kg/cm au démarrage. Si la pression dépasse cette valeur, on élève la température de l'huile à l'Åaide de l'instrument 18 de contrôle de température d'huile.
Dès que le procédé est devenu thermiquement stable, le dispositif de refroidissement 10 agit pour contrôler la température de la résine fondue sortante dans des limites très étroites, définies. Par exemple, si la résine fondue sortant de l'échangeur 12 est à une température trop élevée, l'instrument 18 de contrôle de la température d'huile entre en action, ce qui fournit plus d'huile de refroidissement. Cet instrument 18 agit sur la vanne à solé- noïde 42 pour permettre l'introduction d'une plus grande quantité d'huile
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dans le refroidisseur à huile 22. L'huile retourne ensuite à l'échangeur 12 pour augmenter la capacité de transfert thermique de cet échangeur à l'aide de l'huile plus froide.
Dans le cas opposé, où la résine sortant de l'échangeur 12 par l'orifice 16 est plus froide que prévu, l'instrument 18 de contrôle de température d'huile agit sur la vanne à solénoïde 42 pour réduire le débit dans le refroidisseur 22, d'où réduction de la capacité d'échange thermique dans l'échangeur et accroissement de la température de la résine. La température de l'huile est contrôlée continuellement en des endroits de vérification (non représentés).
Ce système permet l'établissement d'une température pratiquement uniforme de la résine fondue, avec une exactitude d'environ 1 C. Ce contrôle assure aussi un gradient de température constant à travers cette résine fondue. La stabilité dimensionnelle du produit moulé est améliorée et, en cas de produit en mousse, les dimensions des cellules sont plus petites.
La quantité de chaleur enlevée dépend des conditions opératoires.
En général, cependant, on a démontré avec l'échangeur qu'on pouvait enlever
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à la résine fondue jusque 37. 500 calories/heure, ou environ 210. 000cal./ 2 heure/m. L'échangeur thermique de l'invention peut permettre des réductions de température d'environ 100-150 C.
La Figure 4 représente un agrandissement d'une vue en élévation d'une coupe longitudinale suivant la ligne 4-4 de la Figure 1 d'un mode d'exécution du dispositif échangeur de chaleur 12 selon l'invention. Cet échangeur de chaleur 12 comprend de préférence une cuve pratiquement cylin- drique, composée de trois compartiments, adaptée pour transférer de la cha-
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leur d'une composition thermoplastique, qui provient de l'orifice de sortie 6 de l'extrudeuse 2, comme représenté à la Figure 1, et qui pénètre dans cet échangeur 12 par son orifice d'entrée 14. L'échangeur de chaleur 12 comprend de préférence trois cuves, disposées de manière concentrique et coaxiale, identifiées sur la Figure 1 comme étant la cuve extérieure 102, la cuve intermédiaire 104 et la cuve intérieure 106.
Ces trois cuves sont de forme pratique cylindrique et présentent une section transversale annulaire comme représenté à la Figure 5, qui donne une vue en élévation d'une coupe transversale selon la ligne 5-5 de la Figure 1. Les longueurs et diamètres des cuves sont de préférence choisis de telle sorte que la paroi interne 110 de la cuve extérieure 102 et la paroi externe 112 de la cuve intermédiaire 104 soient équidistantes en tous points. Bien que cela ne soit pas représenté à la Figure4, il est évident que l'on peut utiliser des boulons de positionnement où cela est nécessaire pour aider à maintenir l'alignement des cuves.
L'écartement exact dans une réalisation particulière dépendra du débit nominal et des propriétés des fluides utilisés. L'espace interne qui est ainsi défini est identifié comme étant la chambre extérieure 122 dans les Figures 4 et 5. D'une manière similaire, la paroi interne 116 de la cuve intermédiaire 104 et la paroi externe 118 de la cuve intérieure 106 sont de préférence équidistantes en tous points, et définissent de la sorte une chambre intermédiaire 124, pour l'écoulement de la résine thermoplastique plastifiée à chaud. Finalement, la chambre intérieure 126 est définie par la paroi interne 120 de la cuve intérieure 106.
On adapte l'échangeur de chaleur 12 pour recevoir la composition thermoplastique de l'extrudeuse 2 en attachant l'orifice d'entrée 14 de l'échangeur à proximité de l'extrémité
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de la cuve intermédiaire 104 de telle sorte que l'intérieur de l'orifice d'en- trée 14 de l'échangeur communique avec la chambre intermédiaire 124. De préférence, comme indiqué à la Figure 4, la paroi extérieure 128 de l'orifice d'entrée 14 de l'échangeur est filetée pour recevoir l'injecteur d'entrée 130.
De même, la paroi extérieure 132 de l'orifice de sortie 16 est de préférence filetée pour recevoir l'injecteur de sortie 134.
Les injecteurs d'entrée 130 et de sortie 134 sont décrits par la suite en se référant aux Figures 7 et 6, respectivement. Les injecteurs d'entrée et de sortie 130 et 134 comprennent chacun une partie filetée 136,138 et un manchon 140,142. Les manchons allongés 140,142 comprennent en plus un alésage longitudinal 144,146 ayant un diamètre adéquat pour permettre le passage du flux de matière thermoplastique. La longueur des manchons 140, 142 est de préférence telle que lorsque la partie filetée 136 de l'injecteur d'entrée 130 ou la partie filetée 138 de l'injecteur de sortie 134 est vissée respectivement sur l'orifice d'entrée 14 ou l'orifice de sortie 16 de l'échangeur de chaleur, les faces extrêmes 145,147 des manchons viennent en contact avec la paroi d'extrémité de la cuve intérieure 106, comme représenté à la Figure 4.
Pour permettre à la composition thermoplastique de s'écouler de l'injecteur d'entrée 130 dans la chambre intermédiaire 124 et de cette dernière vers l'injecteur de sortie 134, chaque injecteur comprend plusieurs petits orifices 148,150 qui sont forés, dans une direction radiale, dans la partie des manchons 140,142 qui est située à l'intérieur de la chambre intermédiaire 124 lorsque les parties filetées 136,138 de l'injecteur d'entrée 130 ou de l'injecteur de sortie 134 sont vissées dans leurs orifices respec- tifs et que les faces extrêmes 145,147 des manchons s'appuient contre l'ex-
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trémité de la paroi de la cuve intérieure 106.
Selon la présente invention, on a trouvé d'une manière inattendue que l'on pouvait augmenter le débit de production d'une ligne d'extrusion, telle que représentée à la Figure 1, d'un facteur important par rapport à des lignes d'extrusion similaires connues dans l'état de la technique, si l'on prend des mesures pour maintenir un équilibre hydraulique de la résine thermoplastique lorsqu'elle s'écoule dans l'échangeur de chaleur 12. Ceci est obtenu selon le mode d'exécution décrit dans les Figures 4-7 par un placement et un dimensionnement adéquats des orifices 148,150 dans les injecteurs d'entrée et de sortie 130,134.
Les orifices 148,150 sont distribués d'une manière uniforme sur la circonférence des manchons 140,142 de manière à assurer que la composition thermoplastique pénètre uniformément dans la cuve intermédiaire 124 sur toute sa circonférence, et ensuite puisse converger uniformément de nouveau dans l'injecteur de sortie 134. Pour favoriser une distribution et une récupération uniforme, on a avantage à introduire plusieurs chicanes ou ailettes 152 distribuées tout autour de la paroi externe 118, généralement circulaire, de la cuve intérieure 106 et qui généralement émanent radialement du voisinage immédiat des injecteurs d'entrée et de sortie 130-134.
Ces chicanes ou ailettes 152 peuvent être placées entre chaque groupe d'orifices circulaires adjacents 148,150 ou entre des groupes d'orifices circulaires adjacents 148,150. De préférence, les chicanes ou ailettes 79 traversent toute la largeur de la chambre intermédiaire 124 et en particulier elles couvrent une partie importante de la distance radiale définie par les faces extrêmes de la cuve intérieure 106, par exemple au moins la
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moitié de cette distance et de préférence la distance totale, ou même le long d'une partie de la surface extérieure 118 de la cuve intérieure 106, disposée parallèlement à l'axe de progression de la matière.
La surface totale des orifices 150 dans l'injecteur de sortie 134 est quelque peu plus grande que celle des orifices 148 dans l'injecteur d'entrée 130. Cette légère augmentation de surface des orifices 150 de l'injecteur de sortie 130 est suffisante pour créer une contre-pression uniforme et un équilibre hydraulique dans la chambre intermédiaire 124, ce qui favorise la formation d'une masse fluide uniforme de composition thermoplastique, dans la chambre intermédiaire 124. Il n'est pas possible de donner une relation quantitative précise entre les dimensions des orifices 150 & 148, puisque cette relation dépend de la résine thermoplastique particulière qui est traitée ainsi que des températures d'entrée et de sortie de la résine.
Généralement, les orifices 150 dans l'injecteur de sortie 134 auront une surface totale d'environ 5 à 15%, et de préférence 8 à 10% plus grande que celle des orifices 148 dans l'injecteur d'entrée 130.
Il est préférable d'avoir le même nombre d'orifices d'entrée 148 et d'orifices de sortie 150, ces derniers ayant un plus grand diamètre. Les orifices de sortie doivent être dimensionnés de telle sorte qu'ils ne créent pas des canaux préférentiels dans le dispositif de refroidissement, dus à des points de surchauffe de la résine. Une fois que des points de surchauffe apparaissent, et qu'il se crée des canaux préférentiels, l'efficacité du dispositif de refroidissement est considérablement réduite. Les orifices 148,150 dans l'injecteur d'entrée 130 et dans l'injecteur de sor- tie 134 favorisent également le mélange de la composition thermoplastique
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qui y passe.
Comme décrit dans les Figures 1, 4 et 5, le dispositif de refroidissement 10 comprend des moyens pour recevoir et pour faire circuler un fluide de refroidissement de chaque côté de la chambre intermédiaire 124, qui est traversée par la composition thermoplastique. En particulier, la conduite d'entrée 32 est reliée à la cuve interne 106 de telle manière qu'elle soit en communication avec la chambre intérieure 126 de l'échangeur de chaleur 12. D'une manière similaire, la seconde conduite d'entrée 33, représentée sur les Figures 1 et 4, est reliée à la cuve externe 102 de telle manière qu'elle soit en communication avec la chambre extérieure 122.
Les conduites d'entrée 32,33 de fluide de refroidissement sont de préférence reliées aux cuves 102 et 106 respectivement de telle sorte que le fluide de refroidissement s'écoulant dans l'échangeur de chaleur 12, entre d'abord en contact avec la paroi externe 112 de la cuve intermédiaire 104 et la paroi interne 120 de la cuve intérieure 106 à côté de la sortie de la chambre intermédiaire 124. Lorsque le dispositif est construit de cette manière, l'écoulement du fluide de refroidissement à travers la chambre extérieure 122 et la chambre intérieure 126 s'effectue pratiquement à contre-courant de l'écoulement de la composition thermoplastique traversant la chambre intermédiaire 124.
Comme déjà mentionné, un fluide de refroidissement approprié pour être utilisé dans l'échangeur de chaleur 12 est une huile ayant un point éclair supérieur à la température de la composition thermoplastique qui pénètre par l'injecteur d'entrée 130. Comme autres fluides appropriés pour échanger de la chaleur, on peut également citer les fluides hydrauliques.
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Après avoir quitté l'échangeur de chaleur 12, le fluide de refroidissement est recyclé en passant par l'appareil de contrôle de température de refroidissement, comme indiqué ci-dessus.
Pour favoriser le transfert de chaleur entre la composition thermoplastique et le fluide de refroidissement, il faut contrôler l'écoulement de ce fluide qui circule dans les chambres extérieure 122 et intérieure 126 ; on maintient ainsi une surface d'échange suffisante avec la paroi externe 122 de la cuve intermédiaire 104 et la paroi interne 120 de la cuve intérieure 106.
A cet effet, divers moyens peuvent être utilisés. On a cependant obtenu des résultats satisfaisants avec le système de contrôle décrit dans les Figures 4 et 5. En particulier, on a disposé des chicanes verticales 92 à l'intérieur de la chambre intérieure 126, et on les a fixées à la paroi interne 120 de la cuve intérieure 106. D'une manière similaire, on a entouré en spirale la paroi externe 112 de la cuve intermédiaire 104 avec une bande de métal 94 qui y a été soudée, de manière à diriger l'écoulement du fluide de refroidissement entrant dans la chambre extérieure 122 par la conduite d'entrée 32 vers les orifices de sortie 39,41 situés dans la conduite de sortie 36 de l'agent de contrôle de température.
En se référant de nouveau à la Figure 1, l'orifice de sortie 16 du dispositif de refroidissement est relié et mis en communication avec l'orifice d'entrée de la filière d'extrusion. A la sortie de l'échangeur 12, la composition thermoplastique refroidie est envoyée à travers l'orifice d'entrée de la filière d'extrusion et l'orifice annulaire 72 de la filière d'extrusion 70. Dans le cas où l'on extrude des résines contenant un agent gonflant, le profil extrudé subit une expansion rapide en sortant de l'orifi-
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ce 72 de la filière.
Il se produit une expansion de l'extrudat 74, du fait que la pression externe est ramenée à la pression atmosphérique, lorsque la composition sort de la filière d'extrusion 70, ce qui permet à l'agent gonflant de s'expanser autour de chaque particule d'agent nucléant, formant ainsi des cellules individuelles. A la Figure 1, le produit extrudé 74 est représenté sous forme de tube thermoplastique en mousse, mais il est évident que la forme et les dimensions du produit extrudé 74 peuvent varier de façon à réaliser la configuration désirée ; il suffit à cet effet de changer la filière d'extrusion.
Bien que la description détaillée qui précède soit basée sur un mode d'exécution de l'appareil de l'invention utilisé pour la production d'articles en matière thermoplastique mousse, il est évident que cet appareil est également utile pour la production de compositions thermoplastiques ne contenant pas d'agent gonflant. C'est ainsi que, par exemple, on peut extruder une feuille thermoplastique avec cet appareil, en fermant l'orifice 7 d'introduction d'agent gonflant et en utilisant une filière d'extrusion à fente horizontale. De même, si on n'a pas l'intention de produire de compositions thermoplastiques en mousse, il n'est pas nécessaire d'avoir un orifice d'entrée d'agent gonflant dans l'extrudeuse.
Les avantages résultant de la présente invention concernant l'augmentation de débit de résine sont également obtenus dans le cas d'extrusion de produit qui n'est pas en forme de mousse. Cependant, ces avantages sont moins significatifs du fait que les exigences concernant le contrôle de température sont moins sévères.
Les résines thermoplastiques qui conviennent pour le procédé de la présente invention sont choisies parmi les polymères cristallins et les
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polymères amorphes. On utilise notamment du polystyrène, du polychlorure de vinyle, des copolymères acrylonitrile-butadiène-styrène, du polyéthylène, du polypropylène, des polyesters tels que les téréphtalates, et similaires. Il est évident que divers autres copolymères et terpolymeres des polymères cristallins et amorphes qui viennent d'être mentionnés peuvent être utilisés dans l'appareil de la présente invention. De plus, les compositions amenées à l'extrudeuse peuvent aussi contenir des additifs, tels que des lubrifiants, agents nucléants, matières caoutchouteuses, résines ionomères, colorants, stabilisants U-V, agents ignifugeants et similaires.
Quand l'appareil est employé pour la production de compositions thermoplastiques en mousse, on utilise avantageusement, comme agent gonflant, de l'air, du chlorure de méthyle, du C0-, de l'ammoniac, du n-pentane, de l'isopentane, des hydrocarbures fluorés ou leurs mélanges.
Les Figures 8-15 se rapportent à la description d'un autre mode d'exécution de la présente invention. La Figure 8 représente une vue longitudinale en élévation de l'échangeur 160, qui est adapté pour faire circuler de l'huile autour de plusieurs tubes 162 disposés à l'intérieur de l'enveloppe 164. En plus de l'enveloppe 164, l'échangeur 160 comprend une vanne d'entrée 166, un thermocouple 168 placé à la sortie et une partie en plaque tubulaire 170 qui est normalement placée à l'intérieur de l'enveloppe 164, mais qui pour les besoins d'illustration est représentée à la Figure 9, séparée de l'enveloppe 164.
L'-enveloppe 164 est de préférence une cuve pratiquement cylindrique, adaptée pour être utilisée dans l'échangeur 160 de l'invention en ajou- tant la bride d'entrée 172 de l'enveloppe, la bride de sortie 174 de l'en-
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veloppe, l'orifice d'entrée 176 et l'orifice de sortie 178. La partie en plaque tubulaire 170 est adaptée pour être placée à l'intérieur de l'enveloppe 164 et être boulonnée à cette dernière au moyen de la bride d'entrée 180 et de la bride de sortie 182 de la plaque tubulaire, ou par tout autre moyen connu de l'homme de métier. La partie en plaque tubulaire 170 comprend plusieurs tubes 162 adaptés pour transporter une composition thermoplastique, depuis l'orifice d'entrée 184 jusqu'à l'orifice de sortie 186, à contre-courant de l'écoulement de l'huile traversant l'enveloppe 164.
On peut contrôler l'écoulement de l'huile traversant l'enveloppe 164, en ajoutant des chicanes 188 ou des dispositifs analogues dans la partie plaque tubulaire 170, comme représenté à la Figure 9. Selon un mode d'exécution préféré décrit dans les Figures 8-14, la partie en plaque tubulaire 170 comprend six tubes métalliques disposés à intervalles réguliers sur un pourtour autour de l'axe longitudinal de l'échangeur 160.
Comme dans les modes d'exécution représentés dans les Figures 1, 4-7, on a trouvé que le débit de production d'un échangeur du type à enveloppe tubulaire représenté aux Figures 8 et 9, peut également être fortement accru en maintenant un équilibre hydraulique dans toute la section transversale de l'échangeur qui est destinée au transport de la composition de polymère thermoplastique. Il en résulte également un accroissement du débit de production pour toute ligne d'extrusion qui utilise un tel échangeur.
On maintient un équilibre hydraulique dans le dispositif de refroidissement en contrôlant soigneusement la perte de charge dans les tubes individuels 162. On réalise cette opération en créant un orifice dans l'ex- trémité d'entrée de chaque tube 162. Ces orifices peuvent avoir des dimen-
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sions fixes ou variables, comme on le montrera dans la discussion ci-après.
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On a trouvé que la relation suivante devait être satisfaite pour que l'équilibre hydraulique soit maintenu pour la matière polymère plastifiée à chaud :
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Longueur du tube longueur de l'orifice..--, Diamètre du tube diamètre
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Ce rapport est de préférence compris entre environ 40/1 et en- viron 100 : 1, et plus particulièrement entre environ 50 : 1 et 100 : 1.
Ceci signifie que la perte de charge à travers l'orifice est au moins 25 fois plus grande que la perte de charge dans chaque tube individuel, et de préférence 50 fois plus grande.
Pour réaliser ce mode d'exécution de l'invention, on préfère utiliser des tubes qui ont un diamètre intérieur compris entre 1,25 cm et environ 5 cm. Si le diamètre du tube est beaucoup plus petit que 1, 25 cm, l'orifice doit être extrêmement petit pour satisfaire la relation mentionnée cidessus. Ceci provoque une importante montée en pression qui contribue à un accroissement de la température lorsque le polymère traverse le dispositif de refroidissement, dû à l'énergie de travail qui en résulte.
Si les tubes ont un diamètre de plus d'environ 5 cm, le coefficient de transfert de chaleur entre le polymère situé à côté du centre du tube et le fluide de refroidissement devient trop faible pour assurer un transfert de chaleur efficace. 6n a trouvé que des tubes d'environ 2,5 cm de diamètre offrent un bon compromis entre la perte de charge et le coefficient de transfert de chaleur.
Un moyen pour réaliser un orifice à l'extrémité d'entrée de chaque tube 162 consiste à placer une vanne dans chaque tube, ce qui permet d'avoir un orifice de dimensions variables. On a illustré ce mode d'exécution de l'invention dans les Figures 8 et 10. Dans ces figures, la vanne d'admission
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166 comprend l'orifice d'entrée 184 du polymère, la bride d'admission plate 190 et plusieurs vannes 192, une pour chaque tube 162. La Figure 10 représente une vue de profil de la vanne d'entrée 166.
La Figure 11 représente la configuration du dispositif d'entrée 200 pour la distribution du polymère, selon lequel on divise l'écoulement de la composition de polymère thermoplastique traversant l'orifice d'entrée 184, en plusieurs écoulements qui sont dirigés par les voies de passage 194 vers les tubes 162. En plaçant une vanne 192 sur chaque tube 162 pour constituer l'ensemble de la vanne d'entrée 166 détaillée à la Figure 14, il est possible de contrôler l'écoulement de la composition thermoplastique dans les tubes 162 selon la relation définie ci-dessus, de manière à maintenir un équilibre hydraulique dans le dispositif de refroidissement et à maximiser le transfert de chaleur vers le fluide de refroidissement circulant dans l'enveloppe 164.
La Figure 13 représente le dispositif de sortie 202 pour la récupération de polymère, au moyen duquel on collecte, par les canaux 196, les écoulements de polymère provenant des tubes 162, pour les envoyer vers l'orifice de sortie 186.
Selon un mode d'exécution préféré de la présente invention en ce qui concerne l'échangeur 160, la température de la composition thermoplastique sortant de chaque tube 162 est contrôlée au moyen de thermocouples 198 disposés dans le dispositif de sortie 168 représenté aux Figures 8 et 12.
Par exemple, les thermocouples 198 peuvent être placés dans les canaux 196 du dispositif de sortie pour la récupération du polymère indiqué sur la Figure 13. Lorsque la température de la composition thermoplastique sortant
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d'un tube 162 devient trop élevée, ceci indique que ce tube particulier n'est plus en équilibre hydraulique avec les autres tubes. Ceci signifie que le polymère a commencé à passer principalement par ce tube particulier. Il est alors possible de replacer ce tube en équilibre hydraulique et d'abaisser la température de sortie en réduisant le débit de la composition thermoplastique traversant ce tube en fermant partiellement la vanne 192 correspondante dans l'ensemble de vanne d'entrée 166.
Ce contrôle peut être effectué aussi bien automatiquement que manuellement au moyen d'instruments conventionels reliant directement les vannes 192 avec leurs thermocouples respectifs 198.
Généralement, une fois que l'équilibre est atteint, il est relativement stable, de sorte qu'une manipulation manuelle des vannes est entièrement satisfaisante.
Selon un autre mode d'exécution, on peut avoir un orifice à l'extrémité d'entrée de chaque tube 162 par insertion d'une plaque d'entrée 210 à la place des vannes 166. Un tel plateau est représenté à la Figure 15.
Ce plateau 210 comprend plusieurs ouvertues 212 en nombre égal au nombre de tubes 162 et disposées dans ce plateau 210 selon la même configuration spatiale que celle des tubes 162, fixés dans la plaque tubulaire 180. La dimension de ces ouvertures 212 doit être prédéterminée pour satisfaire la relation définie ci-dessus concernant la perte de charge, en tenant compte de la dimension du tube particulier et du polymère qui doit être traité, ce dernier donnant les conditions de viscosité, qui sont très importantes pour le calcul de la perte de charge.
Selon ce mode d'exécution, il suffit d'adapter l'appareillage d'extrusion pour traiter différentes matières polymériques, puisque l'on peut avoir un certain nombre de plateaux 210
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interchangeables ayant des ouvertures de dimensions différentes, le plateau adéquat étant facilement inséré dans l'échangeur de chaleur 160 au moment opportun.
Selon un autre aspect important de la présente invention, on construit l'échangeur de chaleur 12 de sorte qu'il contienne, à tout moment, un volume de polymère plus grand que le volume de polymère plastifié à chaud contenu dans l'extrudeuse 2. De préférence, le volume de polymère dans le dispositif de refroidissement est d'au moins 2 fois et plus particulièrement d'au moins 5 ou 6 fois le volume contenu dans l'extrudeuse. Ceci permet de faire fonctionner l'extrudeuse à des débits très élevés, tout en permettant simultanément au polymère d'avoir un temps de séjour suffisamment long dans le dispositif de refroidissement pour être refroidi d'une manière efficace.
En faisant fonctionner l'extrudeuse à vitesse plus élevée, le polymère qui sort de celle-ci aura une température plus élevée. Dans le cas d'un procédé d'extrusion d'un polymère expansé, cette température élevée présente un avantage pendant que le polymère se trouve encore dans l'extrudeuse, parce que l'on y disperse plus facilement l'agent gonflant uniformément et notamment ceux du type fréon qui sont plus solubles à températures plus élevées.
Par conséquent, il est donc possible, selon le procédé de la présente invention de faire fonctionner l'extrudeuse à très grande vitesse.
Non seulement, cela augmente le débit de production de la ligne d'extrusion, mais cela représente l'avantage supplémentaire de produire un produit expansé amélioré, c'est-à-dire un produit avec une distribution plus uniforme de la taille des cellules, en fonction d'une meilleure dispersion de l'agent gon- fiant dans le polymère.
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Du fait de l'accroissement d'efficacité du dispositif de l'échangeur, obtenu avec le procédé de l'invention, par suite du maintien de l'équilibre hydraulique dans l'échangeur, le polymère peut être amené à une température très uniforme, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de gradient de température dans la masse du polymère. Cela représente un énorme avantage dans un procédé de production de produits thermoplastiques expansés, puisque l'uniformité de l'expansion qui en résulte conduit à un produit amélioré ayant une densité et une structure de cellule uniformes.
En tenant compte des caractéristiques décrites ci-dessus, l'appareillage selon la présente invention est spécialement approprié pour l'extrusion des produits expansés à partir de polymères thermoplastiques qui requièrent un contrôle exact de la température et de l'uniformité juste avant de passer dans l'orifice de la filière d'extrusion et d'être ensuite expansés. On assure l'uniformité de la température grâce à l'équilibre hydraulique dans l'échangeur, comme décrit ci-dessus, ce qui permet également un contrôle précis de la température par utilisation d'un fluide de refroidissement ayant une température maintenue à la température finale désirée pour le polymère. Cet aspect est réalisable du fait des longs temps de séjour utilisés, ce qui en plus minimise les possibilités de formation de gradients de température indésirables dans le polymère.
Il résulte de cette capacité de contrôler la température avec précision, que l'appareil de l'invention est particulièrement approprié pour l'extrusion de polymères expansés ayant des contraintes très critiques de contrôle de températures, comme c'est le cas du polyéthylène. En fait, il est possible de produire à des débits fortement ac- crus, des produits en polyéthylène expansé d'excellente qualité qui contiens