Brevet FR2094111A1 — publié le 19720204

La présente invention se rapporte au moulage continu, avec moules à chenille, d'une mousse en matière plastique. Elle se rapporte plus particulièrement à la formation et à l'extrusion à l'état expansé d'une mousse molle en matière plastique, puis au 5 moulage de la mousse par compression et façonnage à la densité et à la forme désirées, ces opérations ayant lieu en continu. Il est connu de former un corps moulé, en mousse, tel qu'une plaque murale, à partir de perles expansables en matière plastique, par chauffage des perles pour en produire l'expansion 10 pendant qu'elles sont confinées dans un moule ou un canal de moulage qui permet l'expansion des perles afin de remplir le moule, de sorte qu'elles sont transformées en un corps en mousse ayant la forme' et les dimensions du moule. De tels, procédés nécessitent l'amenée, dans les perles à écoulement libre, d'une quantité de 15 chaleur suffisante pour que ces perles s'agglomèrent pendant qu'el les sont maintenues dans un moule ou un canal de moulage. Cette amenée de chaleur rend collantes les perles en expansion et, du fait que la chaleur doit être introduite depuis l'extérieur du dis positif de moulage, les perles amollies et s'agglomérant tendent à 20 interrompre l'introduction du fluide de chauffage, par exemple la vapeur, de sorte qu'il est difficile de produire un produit moulé qui soit de préférence homogène ou un produit moulé de densité contrôlée. De plus, l'agent d'expansion est généralement associé à 25 la perle avant le chauffage, de sorte que l'importance de l'expansion en mousse est fonction de la quantité d'agent d'expansion pré sent à l'origine dans les perles ainsi que de la quantité et de la distribution de chaleur introduite ensuite pour activer l'agent d'expansion, amollir les perles et provoquer leur agglomération. 30 D'après la présente invention, on amollit une substance thermoplastique en la chauffant et oh la soumet à extrusion à température élevée et, dans le polymère mou, on introduit un gaz ou une substance libérant un gaz qui se trouve à l'état de vapeur à la température d'extrusion, de sorte que par extrusion on forme 35 directement un corps ayant fortement moussé en tant que produit d'extrusion. Ce corps amolli et ayant moussé à chaud, extrudé en feuille, est introduit dans un dispositif de moulage, tel un moule continu, de préférence un dispositif ayant des moules à chenille, 40 coopérants, qui reçoivent la feuille mousse, telle qu'elle est 71 20662 2 2094111 extrudêe, et la compriment et la façonnent à la densité et à la forme désirées. Le plus souvent, on peut effectuer le moulage avec chauffage additionnel pour conférer un aspect lisse à la surface de la feuille moulée, puis ensuite avec refroidissement pour 5 permettre à la feuille plastique formée de durcir pour maintenir la forme obtenue au moulage. Comme matière plastique employée sous forme de particules à écoulement libre, par exemple sous forme de perles, on utilise de préférence une matière thermoplastique moulable telle que 10 polystyrène, copolymère polystyrène-acrylonitrile, polystyrène ou copolymère polystyrène-acrylonitrile dont, par incorporation d'une petite quantité de caoutchouc, on a amélioré la résistance aux chocs et autres propriétés, polyéthylène, polypropylène et similaires. La matière plastique, amollie à chaud, est transformée en . 15 mousse par introduction d'hydrocarbures chlorofluorés (tels ceux vendus sous la marque "Fréon") ou autres gaz d'expansion, tels qu'anhydride carbonique, méthane, éthane, propane, butane ou leurs mélanges. Dans la matière plastique amollie, on introduit ces gaz sous pression afin qu'ils se mélangent de façon homogène avec cette 2 0 matière plastique, de sorte que le produit subisse une expansion en mousse lors de 1'extrusion. La méthode et l'appareillage pour la réalisation de cette méthode présentent 1'avantage que la mousse préformée est bien homogène et peut être travaillée avec ou sans chauffage ultérieur, y 25 compris la compression à la densité et à la forme désirées, en vue de nombreuses utilisations commerciales. De plus, on peut effectuer le moulage dans un moule à chenille à surface chaude pour conférer un aspect lisse à la surface de la feuille extrudée. Ces caractéristiques et autres particularités de l'inven-30 tion ressortiront de la description ci-après d'un mode d'exécution, donné à titre d'illustration et sans caractère limitatif, avec référence aux dessins annexés, qui montrent respectivement : Figure 1 : une vue schématique en élévation d'un dispositif avec moules à chenille utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention, 35 Figure 2 : une vue en plan du dispositif de la figure 1, mais sans les éléments de chauffage et d'élévation, Figure 3 : un détail d'une forme de moule à'chenille. Comme il ressort des dessins, on introduit à l'aide d'une trémie 10 des particules, telles que des perles, de polymère thermo 40 plastique dans une chambre 13 et, à l'aide d'une vis d'Archimède 12 71 20662 3 2094111 tournant autour d'un axe 14 à l'aide d'une poulie 16 actionnée par une source adéquate d'énergie (non représentée), on fait passer ces particules à travers la chambre 13 de formation de mousse. Cette chambre 13 d'extrusion et de mélange est entourée d'une en-5 veloppe 18 de chauffage, dans laquelle on introduit par la conduite 20 un fluide de chauffage, tel que de la vapeur surchauffée qui sort par une autre conduite 22 après avoir chauffé la chambre 13 à la température désirée de fluidisation de la matière plastique à expanser. 10 En même temps que les perles sont introduites dans la chambre 13, on fait passer simultanément dans cette chambre, par une conduite 24, un solvant partiel facilement vaporisable, tel qu'un, hydrocarbure chlorofluoré du type "Fréon", sous une pression suffisante pour qu'il y ait mélange avec les perles, amolissement 15 et gonflement de ces dernières pendant qu'elles sont chauffées pour compléter le ramolissement, de sorte qu'après chauffage et mélange mécanique dans la chambre de mélange 13, sous pression du gaz chlorofluoré, la matière thermoplastique sort par la tuyère 26 sous forme de feuille 28 expansée et en mousse. 2 0 La feuille 28 passe dans un moule à chenille se dépla çant en continu comprenant des éléments supérieurs 30 de moulage et des éléments inférieurs 32 de moulage, montés sur des chaînes continues 34 et 36 des chenilles supérieure et inférieure. Les chaînes 34 et 36 sont entraînées à chaque extrémité autour de pou-25 lies 38 supportées de façon réglable au sommet par un axe central au moyen de supports réglables 40. Ces supports 40 sont filetés à leur extrémité supérieure pour recevoir des écrous 42, les supports 40 passant à travers des supports stationnaires 44 coopérants, de sorte que la position verticale de la chaîne supérieure 30 34 et de ses éléments de chenille 30 peut être ajustée par rapport à la chenille inférieure par rotation des écrous 42. Les éléments de la chaîne inférieure ont une position verticale qui est fixée de façon pratiquement permanente et ils sont supportés, pour leur mouvement, par les supports 46. 35 Comme représenté à la figure 3, les éléments de chenille 30 et 32 peuvent avoir toute forme désirée et ils sont supportés par les chaînes supérieure 34 et inférieure 36 de façon à recevoir et entraîner la feuille mousse 28, ayant subi 1^expansion à l'extrémité avant, de réception, près de la tuyère 26, de sorte que 40 chaque élément de chenille 30 et 32 porte sur le produit mousse et 71 20662 4 2094111 le comprime à la forme désirée tout en réduisant le volume de la mousse au degré désiré de compacité. A cet effet, et comme représenté, les extrémités à l'avant, près de la tuyère 26, des chenilles inférieure et supérieure sont assez espacées afin de permettre 5 l'introduction de la résine mousse complètement expansée et, à l'extrémité arrière, les chenilles sont plus rapprochées pour donner approximativement la dimension du produit en feuille mousse comprimé et moulé. Pendant que chacune des chenilles de moulage 30 et 32 10 est comprimée pour définir la dimension approximative de la feuille moulée, les courroies, les chenilles et la matière plastique supportée par ces chenilles peuvent être refroidies par les enveloppes de refroidissement 48, montées comme représenté au-dessus et en-dessous des parties coopérantes des chenilles entre lesquelles 15 la matière plastique est confinée, de sorte que cette matière est refroidie. Dans ces enveloppes 48, on peut introduire tout agent de refroidissement convenable, amené par la conduite 50 et soutiré par la conduite 52, de façon à maintenir une température satisfaisante dans ces enveloppes de refroidissement 48. 20 De plus, les éléments de chenilles 30 et 32 peuvent éga lement être chauffés, afin de conférer une plasticité complémentaire si on le désire, à l'aide d'éléments chauffants 54, de sorte que les éléments de moulage 30 et 32 des chenilles, avant de recevoir la feuille mousse, molle, sont chauffés de façon satisfaisante 25 à la température désirée afin de conférer éventuellement un ramo-lissement complémentaire à la mousse pour le moulage ou même pour produire simplement un glaçage des surfaces de la feuille. A cet effet, on introduit de la vapeur ou autre fluide chauffant dans le dispositif de chauffage 54, avec amenée par la 30 conduite 56 et soutirage par la conduite 58 en vue du réchauffage. Comme représenté en détail à la figure 3, les surfaces des éléments 30 et 32 des chenilles, en contact avec la matière plastique, peuvent être modifiées pour conférer toute forme désirée en surface, par exemple des sillons ou autre dessin 60 adéquat, 35 qui moulera un dessin correspondant dans la feuille 28 en matière plastique mousse, comprimée. Le réglage de la distance entre les chenilles, en modifiant la position des supports 40 à l'aide des écrous 42, peut être tel que les éléments 30 et 32 des chenilles sont très proches l'un de l'autre, de sorte que les sections mou-40 lëes de la feuille 28, après avoir été chauffées et quittant les 71 20662 5 2094111 chenilles, sont facilement séparées par rupture ou par découpage • de la feuille 28 en sections 29. D'après une variante, on peut placer une matrice 62 à l'extrémité des chenilles, avec mouvement alternatif au-dessus de 5 l'extrémité de la feuille pour la découper en carrés, blocs, panneaux de longueur désirée, puis dépôt de ces éléments découpés dans tout réceptacle 64 adéquat. La matrice 62 peut découper de plus petites feuilles rectangulaires, comme un découpeur de pâte, en les séparant du corps de la feuille en mouvement, les dimen-10 sions de ces petites feuilles étant inférieures à la dimension externe de la feuille en laissant des parties inarginales 31 restantes de la feuille originale, qui peuvent être rompues comme des déchets qui sont refroidis et renvoyés à la trémie pour la réutilisation. 15 On peut utiliser différents polymères et combinaisons de polymères. On peut faire varier la densité du produit extrudé en modifiant la position des chenilles et l'espace libre entre ces chenilles de façon à faire varier la densité. C'est ainsi que les deux moules opposés peuvent être rapprochés pour comprimer un pro-20 duit extrudé relativement épais jusqu'à éventuellement un tiers de sa densité d'origine à l'état mousse ou pour ne comprimer que faiblement. Par exemple, une mousse ayant une densité d'environ 32 kg/m3 peut être comprimée en une mousse ayant une densité de l'ordre de 95 à 120 kg/m3, mais la compression peut-être également 25 limitée pour amener la densité à environ 50 kg/m3. Par conséquent, le produit moulé peut être très léger ou très dense et conserver encore la mousse élastique inhérente à une matière plastique mousse. D'autre part, en réglant la température du moule chauffé, quand la chenille retourne pour un nouveau moulage, la mousse ex-30 trudée peut être chauffée de façon suffisante pour produire une peau solide de polymère ayant fondu à la surface de la feuille mousse et qui entoure un noyau mousse fortement ou légèrement comprimé. Cette mousse comprimée et/ou à surface lisse a une grande importance pratique pour la fabrication de produits tels que pan-35 neaux muraux, dalles en mousse pour parquets, etc. De plus., la surface glacée très douce de la mousse peut être laminée très utilement à d'autres corps plats, en feuilles, tels que bois, métal, carton, plaque de gypse ou similaire. L'exemple ci-après illustre un mode de mise en oeuvre de 40 l'invention, donné sans caractère limitatif. 71 20662 6 2094111 Dans une machine consistant en un corps chauffé contenant un dispositif d1extrusion à vis, comme représenté aux dessins, on soumet à 1'extrusion un mélange de 99,8 parties de perles en de polystyrène homopolymère/et ae 0,2 partie de talc. La machine chaude transfor-5 me le mélange à base de polystyrène en une masse fondue, dans laquelle on injecte 4 parties de dichlorodifluoro-méthane. Le dispositif à vis mélange le polymère fondu et l'agent d'expansion, à savoir le dichlorodifluorométhane, et fait progresser le mélange fondu à travers le corps cylindrique de la machine. La masse fon-10 due passe à travers une soupape de contre-pression (non représentée) et ensuite à travers l'orifice 26. Cet orifice mesure 30,5 cm en direction horizontale et 6,35 mm en direction verticale. Quand la pression est relâchée, le polymère fondu produit un mélange mousse qui subit immédiatement une expansion en quittant l'orifice. La 15 feuille mousse sortant de l'orifice entre immédiatement dans l'espace 28, qui est délimité par une série de paires de moules montés sur des chenilles individuelles au-dessus et en-dessous de la ligne centrale de l'orifice, comme représenté. Les moules sont montés de façon à venir en contact avec la mousse extrudée et à la comprimer 20 jusqu'à une épaisseur de 6 mm environ. Les moules se déplacent le long des chenilles en direction horizontale sur une distance d'environ 2 mètres et, en même temps, ils sont refroidis, puis les chenilles entraînant les moules s'écartent du produit extrudé et retournent à la position de départ d'origine. Les moules utilisés 25 ont la forme de plaques ondulées, comme représenté à la figure 3. Un dispositif 62 de découpage sépare les déchets autour de l'extérieur de la surface façonnée. Ce dispositif de découpage sépare le produit du type bardeau du produit extrudé de sorte que, de la machine, il sort une âme en même temps que les pièces du type bar-30 deau. Les parties tombent en se séparant de l'âme et cette dernière est ensuite broyée dans tout dispositif adéquat et récupérée pour recyclage éventuel à 1'extrudeuse. D'après le procédé de cet exemple, la surface du moule a de fines lignes gravées de façon à conférer à l'âme l'apparence de 35 bardeaux de bois et les plaques découpées du panneau mousse apparaissent comme des bardeaux de bois. Des modifications peuvent être apportées par l'homme de métier sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, l'extrudeuse peut être assez grande, ce qui lui permet d'alimenter 71 20662 7 2094111 simultanément plusieurs moules à chenilles disposés en tandem. D'autre part, deux ou plus de deux extrudeuses peuvent alimenter un seul moule à chenilles. Le moule à chenilles peut se déplacer si lentement que le produit se refroidit à l'air, sans qu'il soit 5 nécessaire d'appliquer un refroidissement supplémentaire. On peut modifier la forme des moules de façon à mouler divers corps commerciaux à toute densité requise et ces moules peuvent inclure un glaçage en surface. Par conséquent, le produit peut imiter des plaques murales ou des tuiles, des bardeaux, des 10 panneaux ou des châssis de pavement, latéraux, de diffusion de la lumière, etc. L'appareillage, bien qu'ayant été décrit pour un mode opératoire le plus pratique pour mouler dans un plan horizontal, .peut évidemment être monté pour l'alimentation verticale, le produit mousse descendant entre des moules pressant horizontalement 71 20662 2094111 REVENDICATIONS 1.- Procédé de formation de corps moulés, en résine mousse, caractérisé en ce qu'on chauffe et soumet à 1'extrusion une résine thermoplastique avec un agent d'expansion de façon à former une mousse plastique expansée de façon homogène, puis on comprime la 5 mousse extrudée entre les surfaces d'un moule pour façonner et comprimer la mousse à la forme et à la densité désirées, et finalement on refroidit la matière thermoplastique moulée. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'expansion est introduit dans la matière thermoplas- 0 tique ramollie à chaud et est mélangé à cette dernière avant extrusion du mélange à l'état de mousse. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la mousse est à la fois comprimée et chauffée entre les surfaces du moule au point de fondre et de former un glaçage en surface 5 sur la matière plastique mousse pendant qu'elle est soumise au mbulage. 4.- Procédé suivant les revendications 1 à 3, considérées dans leur ensemble, caractérisé en ce que la matière plastique est extrudée en continu sous forme de mousse et la mousse extrudée 20 est, de façon continue, comprimée, façonnée et formée entre les surfaces du moule se déplaçant en continu. 5.- Procédé suivant les revendications 1 à 4, considérées dans leur ensemble, caractérisé en ce que la matière plastique est du polystyrène, du copolymère styrène-acrylonitrile, du polystyrè- 25 ne ou du copolymère styrène-acrylonitrile à résistance améliorée aux chocs grâce à l'incorporation d'une petite quantité de caoutchouc dans ces polymères, du polyéthylène ou du polypropylène. 6.- Dispositif pour l'expansion en mousse et pour le moulage de polymères thermoplastiques, caractérisé en ce qu'il comprend 30 une extrudeuse incluant une chambre de mélange ayant des moyens de mélange du polymère et de l'agent d'expansion et d'extrusion de ce mélange, des moyens de chauffage de la chambre de mélange, des moyens d'introduction d'un agent d'expansion dans le mélange chauf fé dans cette chambre et une tuyère de sortie à travers laquelle 35 le mélange est extrudé en subissant une expansion sous forme de produit extrudé mousse, un dispositif de moulage comprenant des éléments supérieur et inférieur de moulage écartés l'un de l'autre cette tuyère de sortie étant placée entre ces éléments de moulage 71 20662 9 2094111 écartes l'un de l'autre pour recevoir cette mousse extrudée, et des moyens pour déplacer ces éléments de moulage pour comprimer cette mousse entre ces éléments de moulage pour former un produit mousse, moulé, comprimé. 5 7.- Dispositif de moulage suivant la revendication 6, carac térisé en ce que les éléments de moulage comprennent des chenilles supérieure et inférieure se déplaçant en continu, ces.éléments de moulage étant montés sur chaque chenille, et des moyens pour mouvoir ces chenilles pour effectuer le moulage de la mousse , amenée 10 entre les chenilles par ladite tuyère, en un produit mousse, moulé et comprimé en continu. 8.- Dispositif suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en- ce qu'il comprend des moyens pour refroidir ces éléments de moulage afin de durcir la mousse thermoplastique se trouvant entre 15 eux à la forme moulée, comprimée. 9.- Dispositif suivant les revendications 6.et -7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage des éléments de moulage, suffisants pour former une surface glacée ou des surfaces glacées sur le produit mousse moulé. 20 10.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments de moulage supérieurs et inférieurs sont montés de façon coopérante sur des chaînes se déplaçant en continu, pour mouler en continu la mousse extrudée se trouvant entre ces éléments, la tuyère étant disposée pour alimenter la mousse entre ces élé- 25 ments de moulage pour la compression en un produit moulé en continu et ayant une forme dépendant des éléments de moulage. 11.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments de moulage continu comprennent des moyens pour refroidir les moules afin de durcir la mousse moulée, comprimée en un 30 produit moulé, stable thermiquement, quand il quitte ces chenilles de moulage. 12.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de découpage pour séparer le produit moulé en unitées moulées. 35 13.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage de ces éléments de moulage, suffisants pour conférer un glaçage au produit moulé pendant le moulage. 14.- Produit thermoplastique en mousse, comprimé et moulé à la 40 forme désirée, caractérisé en ce qu'il est comprimé pendant le 71 20662 10 2094111 moulage d'une densité d'environ 40 kg/m3 à 125 kg/m3. 15.- Produit thermoplastique suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'il a une surface glacée résultant d'un chauffage pendant la compression. 16.- Produit thermoplastique en mousse, comprimé et moulé, tel qu'obtenu suivant le procédé des revendications 1 à 5, considérées dans leur ensemble.