Brevet FR2014450A1 — publié le 19700417

La présente invention concerne une tête mélangeuse pour le mélange d'au moins deux composants liquides réagissant rapidement l'un avec l'autre et formant une matière cellulaire, cette tête étant constituée par une chambre de mélange présentant des buses d'entrée pour les composants et une ouverture de sortie pour le mélange. L'objet de l'invention est conçu particulièrement pour la fabrication de matières plastiques, notamment de mousses de polyuréthane et de matières homogènes, à partir d'au moins deux composants réagissant l'un avec l'autre. Comme composants pouvant réagir et servant à la fabrication de mousses de polyuréthane on utilise, par exemple, des polyisocyanates d'une part et des composés présentant plusieurs atomes d'hydrogène pouvant réagir, d'autre part. Ces composants peuvent déjà contenir des adjuvants tels que des stabilisateurs, des catalyseurs, des agents de réticulation, des agents moussants, des émulsifiants, des régulateurs de pores, des pigments, des plastifiants, des inhibiteurs ou des accélérateurs. Ces adjuvants peuvent cependant être introduits également dans les systemes d'aspiration ou de refoulement servant au transport des composants terminaux lorsque les propriétés chimiques le permettent ou lorsqu'elles l'exigent. L'introduction directe de ces adjuvants dans le dispositif de mélange peut être avantageuse pour des raisons particulières.L'invention peut également être appliquée, par exemple, pour la fabrication dllaDcyanurate à partir d'isocyanates et d'activeurs comme composants ou pour la fabrication de mousse de polystyrène à partir de polystyrène et d'agents moussants. On peut également fabriquer de cette manière des mousses de polyamide. L'invention convient aussi pour la fabrication de masses dures dont la solidification s'effectue par une réaction chimique après le mélange des composants. Dans les installations connues on utilise des pompes à pistons commandées par des soupapes. Ces pompes ont l'inconvénient de produire des dépressions pendant l'aspiration ; ces dépressions provoquent des formations de gaz dans les composants transportés, qui conduisent à des perturbations dans le transport et qui entraînent des variations de la structure cellulaire, notamment lors de la fabrication de mousses. Lors du traitement d'isocyanates, il se produit en outre des formations cristallines par des effets d'humidité ou par un surrefroidissement. Ces formations cristallines prennent principalement naissance aux sièges des soupapes et provoquent des défauts d'étanchéité de ces dernières de sorte que le rapport de mélange des composants est modifié.Les pompes à pistons utilisées jusqu a présent nécessitent un accumulateur cOté refoulement pour transformer le débit pulsatoire en un débit continu et régulier. Les var-iations de la densité de l'un ou l'autre des composants peuvent en outre contribuer à l'avance ou au retard d'un des composants lors du démarrage, comme le peuvent d'ailleurs les irrégularités mentionnées en ce qui concerne le débit. Autrement dit, il se forme une sorte de bulle dans chaque pièce fabriquée du fait que le second composant de la réaction n'est pas introduit au moment voulu dans la chambre de mélange. Les bulles affectent l'aspect esthétique des pièces fabriquées et peuvent même les rendre inutilisables lorsque l'état superficiel joue un rôle primordial. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les busesdlIuection sont disposées obliquement et en sens contraire à l'ouverture de sortie. Conformément au procédé de mise en oeuvre de la tête mélangeuse selon l'invention, les jets sont donc dirigés obliquement l'un vers l'autre, contrairement au sens de la sortie du mélange pouvant mousser; ils sEppuient ensuite l'un sur l'autre et sont projetés contre la paroi de ia chambre de mélange, contrairement au sens de sortie. Le mélange reflue ensuite depuis cette paroi, traverse de nouveau les jets et sort enfin de la chambre de mélange. L'avance d'un composant est ainsi compensée et le composant en question est si intimement mélangé lors de l'opération du démarrage que le produit fini ne présente plus aucun défaut. Selon une forme de réalisation particulière de l'inventionS qui s'est avérée avantageuse, les buses d'injection ou les jets sont dirigés l'un vers l'autre sous un angle pouvant aller de 45 à 1600. La pratique a démontré qu'un angle de 900 est particulièrement avantageux. Selon une autre caractéristique de l'invention, les buses d'injection sont montées sur des supports réglables ; ces supports sont avantageusement constitués par une sphère et un coussinet ou par des-segments de sphère et des coussinets. Cette conformation permet de pivoter les bùses ou les jets l'un vers l'autre dans un plan horizontal, c'est-à-dire dans la position classique de têtes mélangeuses connues jusqu'à présent, qui assure le meilleur effet de mélange. I1 va de soi que les buses sont reliées chacune à un dispositif de réglage commun fonctionnant de préférence de manière automatique et disposant les buses sous des angles identiques par rapport à la verticale ou sous des angles ayant un rapport proportionnel.Le réglage proportionnel de la position angulaire d'une des buses par rapport à l'autre peut être très avantageux lorsque les composants sont injectés dans des conditions différentes de pression, de débit ou de viscosité par exemple. Selon une caractéristique particulière de l'invention, la chambre de mélange présente à l'opposé de l'ouverture de sortie un prolongement pour améliorer l'effet de mélange. L'extrémité de ce prolongement se termine de préférence par une buse de vidage connue à air comprimé, à l'aide de laquelle la chambre de mélange est vidée immédiatement après l'utilisation. D'-autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre et du dessin annexé sur lequel : - la figure unique est une coupe d'une tête mélangeuse selon l'invention. La tête mélangeuse 1 comporte une chambre de mélange 2. Des buses 6 et 7, servant à l'injection des composants devant être mélangés, sont montées dans des sphères 4 et 5 qui peuvent pivoter dans les coussinets 3. Les deux buses 6 et 7, ou leurs conduites d'arrivée 8 et 9, sont à cet effet raccordées à un système de réglage commun 10 ; chacune des buses 8 et 9 est reliée par des leviers 11 et 12 à une bague de réglage 13 qui peut être montée et descendue par un dispositif de manoeuvre non représenté. Dans l'exemple illustré, les buses d'injection 8 et 9 forment un angle a de 90" pendant l'injection. Les composants injectés sont dirigés obliquement vers le haut, se rencontrent dans l'axe de la chambre de mélange 2 et sont ensuite projetés sous forme d'un jet commun contre la partie supérieure de la paroi de la chambre de mélange 2. Lors du reflux du jet, c'est-à-dire du mélange, en direction de l'ouverture de sortie 14, il croise les jets entrants et il est par conséquent soumis à un mélange intime. On évite ainsi des parties de composants non mélangées. Une buse de vidage à air comprimé 15 est prévue en vis-à-vis de l'ouverture de sortie 14 pour vider la chambre de mélange 2 immédiatement après la fin de l'opération de mélange, ceci afin d'éviter un moussage de résidus du mélange à l'intérieur de la chambre-2. Les buses d'injection 8 et 9 sont pivotées manuellement ou automatiquement dans le plan horizontàl au moyen du système de réglage 10 lorsque l'opération de démarrage est terminée. R E V E N D I C A T I O N S =========================== 1 - Tête mélangeuse pour le mélange d'au moins deux composants liquides réagissant rapidement l'un avec l'autre et formant une matière cellulaire, cette tête étant constituée par une chambre de mélange présentant des buses d'entrée pour les composants et une ouverture de sortie pour le mélange caractérisée en ce que les buses d'injection sont disposées obliquement et en sena contraire à l'ouverture de sortie. 2 - Tête mélangeuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les buses d'injection forment un angle de 45 à 1600 entre elles. 3 - Tête mélangeuse selon la revendication 2, caractérisée en ce que les buses d'injection forment un angle de 90" entre elles. 4 - Tête mélangeuse selon les revendivations 1 à 3, caractérisée en ce que les buses d'injection sont montées dans des supports réglables. 5 - Tête mélangeuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que chacun des supports est constitué par une sphère et un coussinet. 6 - Tête mélangeuse selon les revendications 1 à 5, caractérisee en ex que la chambre de mélange présente un prolongement à l'opposé de l'ouverture de sortie. 7 - Tête mélangeuse selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une buse de vidage connue à air comprimé débouche à l'extrémité du prolongement. - 8 - Procédé pour la mise enoeuvre de la tête mélangeuse, dans lequel les jets des.composants sont dirigés l'un vers l'autre, caractérisé en ce que les jets sont dirigés obliquement l'un vers l'autre, contraitement au sens de sortie du mélange pouvant mousser, en ce que les jets s'appuient mutuellement lorsqu'ils se rencontrent et sont ensuite projetés ensemble contre la paroi de la chambre de mélange, contraitement au sens de sortie, et en ce que le mélange qui reflue depuis cette paroi, traverse de nouveau les jets de composants injectés avant de sortir finalement de la chambre- de mélange. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les -jets sont dirigés l'un vers l'autre sous un angle allant de 45 à 1600. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les jets sont dirigés l'un vers l'autre en formant un angle de 900 entre eux. 11 - Procédé selon les revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les buses ou les jets sont pivotés dans un plan horizontal de sorte qu'ils sont dirigés l'un vers l'autre après la fin de l'opération de démarrage.