Brevet FR2105248A1 — publié le 19720428

L'on contact déjà, techniquement, l'art et la manière du moulage d'articles en plastique possédant un rev8tement solide et un intérieur mousse, ou alvéolaire ou cellulaire, Le processus de fabrication en question requiert le mélange d'un agent moussant à l'état solide ou gazeux avec une matière plastique à l'état fondu. Dans tous les cas, l'agent moussant doit entre mélangé avec la matière plastique'0 Dans les procédés propres à la technique antérieure, une matière solide décomposable à la chaleur et produisant un gaz, telle que les composés azo et N-nitrozo, les carbonates et les sulfonyles hydrazides, ou un gaz, tel que de l'acide carbonique et de l'azote, se trouve introduite dans le moule luimême ou dans une charge de plastique contenue dans un accumulateur.Après introduction de l'agent moussant, le mélange se troupe moulé, Conformément à la présente invention, lesqgranules ou particules de plastique sont introduites dana une zone de plastification où la matière plastique se trouve plastifiée et déchargée dans un accumulateur en vue de son mou lage Immédiatement avant la phase d'introduction dans ladite zone de plastification, un gaz de foisonnement est injecté dans la masse de particules de plastique, Dans la zone de plastification, le plastique se trouve travaillé et mélangé avec ledit gaz de foisonnement En d'autres termes, le mélange de plastique et de gaz se trouve subdivisé en de plus petits incréments par les forces de cisaillement préalablement à l'opération de moulage du plastique cellulaire, Le plastifiant peut être sélectionné dans l'un des nombreux types connus Les éléments de plastification peuvent comporter une surface de travail coopérant avec un organe à vis, ou une surface de travail coopérant avec un rotor et définissant une limite effective pour la zone gazeuse, telle qu'une vis ou une torpille associée à un piston, ainsi qu'il est décrit dans le brevet U.S n0 3 358 334 ou dans la demande de brevet U.S n0 766 9269 ou une torpille comportant une première section rétrécie et une section cylindrique de travail pourvue de plusieurs nervures annulaires espacées dans le sens axial. En tout état de cause, le gaz de foisonnement est injecté à travers la masse de particules de plastique préalablement à la plastification, le gaz et le plastique étant en outre mélangés et subdivisés dans le plastifiant., de manière à entre aptes et prêts au moulage lors de leur déchargement.Le mode d'agencement précité est du type ne réquérant qu'un minimum de matériel C'est ainsi par exemple -qu;e les dispositif s de commande d'introduction du gaz ne comportent qu'un robinet tout ou rien, un débitmètre destiné à contrôler le volume de gaz introduit dans la masse de particules de plastique et un régulateur de pression qui est destiné à régler la pression du gaz de foisonnement introduit dans ladite masse de particules de plastique. La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence aux dessins ci-annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'un appareil de plastification du type doté d'un système ou dispositif d'introduction du gaz de foisonnement la figure 2 est une vue partielle d'un mode de réalisation du piston propre à la présente in Invention La machine de façonnage du plastique utilisée afin de décrire la présente invention se trouve désignée dans son enssemble par la référence 10, comportant un dispositif de travail 12 qui est alimenté avec des particules ou granules de matière plastique par l'intermédiaire d'un passage d'alimentation 14 et d'un tube d'alimentation 16 à partir d'une source de matière d'approvisionnement (non représentée). Le dispositif de travail 12 comporte un cylindre 18 qui est pourvu d'une paire d'ouvertures cylindriques coaxiales 20 et 22 qui, ainsi qu'il est illustré cicontre, présentent des diamètres légèrement différents, étant mises en communication au moyen d'un siège conique 24. Le dispositif de travail 12 comporte en outre un rotor ou torpille 26 qui se trouve supporté de facon rotative dans un bâti destiné à supporter la machine, les détails y afférents ayant été omis pour. plus de simplification. Qu'il suffise de dire que l'on peut avoir recqurs n 'importe quel bati approprié. Ainsi qu'il est illustré., la torpille 26 comporte quatre sections principales que pour plus de commodité, seront désignées comme étant la section conique 28, la section de façonnage 30, la section d'étanchéité 32 et la section de support 34O La torpille 26 est pourvue d'un moyeu d'entrarnement 36 s'étendant à travers un évidement 38 ménagé dans une plaque de base ou embase 40 faisant partie du bâti susmentionné, Le moyeu d'entratnement 36 est supporté de façon rotative par rapport à l'embase 30 au moyen d'une combinaison de paliers à rouleaux à charge radiale et d'un palier de butée 42. L'une des extrémités du moyeu est pourvue d'un bout d'arbre 46 auquel se trouve assujetti n importe quel type approprié de dispositif d'entr#nement, tel que le mécanisme 48. Ledit mécanisme 48 est à son tour entraîné de façon rotative par tout moyen approprié, tel qu'un moteur ou toute autre source d'énergie (non représenté). La section de support 34 de la torpille 26 est reliée au moyeu d'entrarnement 36 au moyen d'un prolongement d'arbre 50 qui s'étend dans un évidement 52 ménagé à l'intérieur du moyeu d'gntraînqment 36, le prolongement d'arbre 50 étant assujetti de façon non rotative au moyeu 36 au moyen d'une clavette 54.Ledit prolongement d'arbre 50 est en outre pourvu d'un flasque de butée solidaire 56, ledit flasque venant porter axialement contre la plaque de butée 44 de manière à transmettre la charge de poussée axiale de la torpille 26, par l'intermédiaire de la plaque de butée 44 et du palier 42, au bâti de la machine, La section de support 34 de la torpille 26 est reliée de façon solidaire à la section d'étanchéité 32 qui comporte une paire de filetages hélicoidaux 58 et 60 présentant une section droite rectangulaire peu profonde, Les filetages 58 et 60 présentent des pas de sens opposés, étant mutuellement espacés par une petite gorge annulaire 62. Le sens du pas du filetage 58 et le sens de rotation de la torpille 26 sont dans un rapport tel que le filetage 58 a tendance à attirer vers le bas une petite quantité de matière plastique afin de contribuer à la lubrification de la torpille, ainsi qu'a rendre étanche l'extrémité du cylindre 18.Dans le mode de réalisation particulier illustré ci-contre, le filetage 58 est du type à main gauche, le sens de rotation préférentiel de la torpille 26 s'effectuant# dans le sens des aiguilles d'une montre, moyennant quoi le filatage 58 a tendance à attirer une petite quantité de matière plastique à travers le filetage, en direction de la gorge peu profonde 620 Un orifice d'évacuation 64 ménagé dans le cylindre 18 débouche vers 1' extérieur à partir de la gorge 62, en vue de permettre l'évacuation de toute quantité de matière plastique repoussée vers le basa ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus.Etant donné que le sens du pas du filetage~0 est opposé à celui du filetage 58, ledit filetage 60 tend à maintenir la matière à l'intérieur de la gorge 62, l'empêchant de s'échapper du fond du cylindre 18. La section conique 28 de la torpille 26 est disposée dans le cylindre 18 au voisinage immédiat du siège conique 24 qui s'y trouve ménagé. La section conique 28 est pourvue d'un nez arrondi 66 s'étendant partiellement de face à peuietérieur de l'ouverture cylindrique 20. La section conique 28/être réalisée avec des sections de conicité différentes, cependant que le nez 66 peut être pourvu de nervures, ainsi qu'il est décrit dans le brevet UOS. n0 3 593 375, intitulé tachina de Façonnage et de Plastification, En tout état de cause, la section conique 28 et le siège 24 définissent une zone ou passage annulaire étroit 68, ladite zone 68 constituant une zone d'introduction initiale pour le gaz et la chaleur.L'on peut apporter diverses modifications à la configuration du nez de la torpille, ainsi qu'au profil de l'ouverture recevant ladite torpille, sans pour autant sortir du cadre général de la présente invention. C'est ainsi par exemple que dans le brevet américain n0 3 358 334 se trouve décrit un autre type de torpille. La base de la section conique 28 de la torpille est fixée solidairement à la section de façonnage 30 y afférente, ladite section étant de configuration cylindrique et pourvue sur son pourtour de plusieurs gorges annulaires espacées dans le sens axial 70. Chaque paire de gorges adjacentes 70 forme une nervure annulaire 72. Lesdites gorges et nervures sont constituées par des surfaces arrondies assurant l'obtention d'un profil superficiel régulièrement ondulé et définissant avec la surface cylindrique 22 un passage de façonnage et de plastification 74. Les nervures et gorges annulaires peuvent titre chacune de dimensions identiques sur toute la longueur de la section 30, ces dimensions pouvant également varier ainsi qu'il est décrit dans la demande de brevet susmentionnée n0 766 926. En un point adjacent à l'une des extrémités du cylindre 18 se trouve fixé le dispositif d'alimentation qui comporte non seulement une source d'approvisionnement de matière (non représentée) passant à travers la tubulure d'alimentation 16 pour aboutir dans l'ouverture dtalimen# tation 14 ménagée dans le cylindre 18 et l'ouverture 20 y affé ronge, mais également un piston d'alimentation à mouvement alternatif 76, lequel est destiné à faire mouvoir lesparticules de matière à travers la zone de façonnage et de plastification 74. Le mouvement alternatif du piston d'alimentation peut être obtenu par tout moyen approprié, à savoir par un dispositif moteur actionné hydrauliquement ou tout autre dispositif actionné mécaniquement.Le piston 76 est susceptible de se déplacer entre sa position de rappel représentée en traits pleins et sa position en extension représentée par des traits en pointillés. Un nez d'étanchéité 77 (voir figure 2 par exemple) peut être fixé à l'extrémité de travail du piston 76. Ledit nez d'étanchéité peut autre réalisé en 11Téflon", dans des matières caoutchouteuses ou analogues, étant profilé de manière à assurer l'étanchéité avec l'intérieur du cylindre 20. Ladite étanchéité peut être obtenue en évasant légèrement les côtés du nez 77. Ledit nez d'étanchéité peut Stre vissé au piston pour en faciliter le remplacement en cas de besoin. Si on le désire, on peut faire appel à d'autres dispositifs d'étanchéité, comme par exemple un joint torique ou un élément en forme de cuvette, lesquels se trouvent disposés dans le cylindre 18. au-dessous de l'ouverture ou passage d'alimentation 14. La matière une fois plastifiée se trouve déchargée pour pouvoir passer à l'opération de moulage à partir d'un passage d'évacuation 78 communiquant avec le cylindre 18. Un gaz de foisonnement, tel que de l'azote, est introduit dans la masse de particules de matière plastique en un ou plusieurs points situés à l'avant d'une zone telle que délimitée partiellement du moins par le piston 76, et ce de préférence dans la zone 68, à travers un ou plusieurs passages de gaz 80 ménagés dans le cylindre 18. Le passage 80 est relié à une source de gaz 82, la conduite de raccordement 84 étant pourvue d'une soupape d'arrêt 86 destinée à empêcher l'écoulement de la matière plastique dans la conduite de gaz, d'un régulateur de pression du gaz 88, ainsi que d'un débitmètre 90 pour. le gaz. Une soupape ou robinet tout ou rien 91 se trouve également montée dans la conduite 84. Le cylindre 18 est en outre pourvu. d'évents 92 destinés à permettre l'échappement du gaz libre lorsque le piston 76 se trouve dans sa position de rappel.Les dispositifs étanches du cylindre 18 sont disposés de préférence au-dessous des évents 92. La machine est supportée par un bflti comportant une portion 93 entourant le cylindre 18, laquelle vient s'appuyer contre un épaulement 94, étant par ailleurs assujettie au moyen d'un écrou 96 venant se visser dans les filetages 98 du cylindre. MODE DE FONCTIONNEMENT En supposant que le piston 76 se trouve dans sa position de rappel et en supposant toujours que les particules de matière plastique (à l'état froid ou légèrement préchauffé seulement, un préchauffage exagéré amenant le plastique à adhérer au piston) se trouvent envoyées à travers le passage d'alimentation 14 dans l'ouverture cylindrique 20, le piston 76 est actionné en vue de se déplacer vers l'avant de manière à recouvrir tout d'abord les évents 92, afin de comprimer la matière plastique et de forcer les particules y aff6- rentes à entrer en contact avec le nez 66 de la torpille 26.En même temps, une certaine quantité de gaz, telle que déterminée par le deb#bn#tre 98 et sous la pression déterminee par le régulateur de pression, se trouve introduite dans la masse des particules de matière plastique contenues dans le cylindre 20, en vue de s'écouler ou fluer autour desdites particules, Le déplacement du piston 76 force le mélange de gaz et de plastique à entrer non seulement en contact avec le nez 66 de la torpille 26, mais également dans et à travers la zone annulaire 74 ménagée entre la torpille 26 et le cylindre 22 où, en raison de la configuration ondulée de la surface de la torpille 26, le mélange de gaz et de plastique est amené à suivre un trajet tortueux, le gaz se mélangeant de ce fait entièrement et de façon appropriée avec la matière plastique qui se trouve façonnée et plastifiée en vue d'autre évacuée hors de la zone ou passage de sortie 74. La torpille 26 est également amenée à tourner lorsque la matière plastique est déplacée à travers la zone 74, ce qui détermine un contact de frottement supplémentaire entre le gaz et la matière plastique. Le gaz qui est introduit à travers les passages 80 dans la masse des particules de matière plastique est comprimé à un degré tel qu'il s'insinue dans les vides entourant les granules de matière plastique, si bien que ladite matière plastique ne peut entre repoussée dans les passages d'admission du gaz C'est ainsi par exemple qu'un gaz soumis à une pression de 14 à 42 kg/cm2 se trouve introduit par trois passages mutuellement espacés d'un diamètre de l'ordre de 1,5 mm dans une charge de particules de matière plastique de l'ordre de 1,536 cm3 O En pareil cas, le piston présente un diamètre de l'ordre de 101,6 mm et le cône un diamètre de l'ordre de 143 mm. Le gaz se trouve introduit après que le piston 76 ait été déplacé en vue de recouvrir ou masquer les évents 92, et préalablement à la densification des particules de matière plastique, REVEND 10 ÂT IONS lo Procédé de fabrication d'une matière plastique cellulaire, lequel comporte les diverses phases d'introduction des particules ou granules de matière plastique dans une zone de plastification, la plastification de la matière plastique dans ladite zone, puis le déchargement de ladite matière plastique plastifiée dans un accumulateur en vue de procéder à son moulage, caractérisé par le fait qu'un gaz de foisonnement se trouve confiné autour desdites particules de matière plastique, à l'avant de la zone de plastification précitée, 20. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit gaz de foisonnement se trouve confiné sous l'effet d'une pression positive exercée autour desdites particules de matière plastique, 30 Procédé, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on procède à l'introduction dudit gaz de foisonnement autour desdites particules de matière plastique en un point directement adjacent à la zone de plastification précitée, 4 Procédé, suivant la revendication 39 caractérisé par le fait que l'on règle la pression et que l'on détermine la quantité du gaz introduit, 5.Procédé, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites particules de matière plastique sont cantonnées sous forme d'une masse et que le gaz se trouve dispersé A travers ladite masse et autour desdites particules, 6o Procédé, suivant l'une des revendications 3 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'on comprime lesdites particules de matière plastique lors de l'introduction du gaz0 7. Procédé, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le gaz précité est constitué par de l'azote0 8 Appareil destiné à la fabrication d'une matière plastique cellulaire apte à Stre moulée, lequel comporte un bâti doté d'une chambre cylindrique de forme allongée qui est destinée à recevoir les particules de matière plastique devant titre plastifiées, un organe de travail qui est disposé à l'intérieur de ladite chambre et monté de manière à pouvoir effectuer un mouvement par rapport audit bâti, une première section sur ledit organe de travail et une deuxième section sur ledit bàti entourant dans un rapport mutuel ladite première section délimitant un passage annulaire dans lequel la matière plastique se trouve plastifiée, un dispositif d'entrer nement qui est relié à l'une au moins desdites première et deuxième sections en vue d'y déterminer un mouvement relatif, ainsi qu'un dispositif destiné à déplacer les particules de matière plastique à travers ledit passage annulaire, caractérisé par le fait qu'il comporte un passage vers ladite chambre cylindrique, lequel est destiné à l'introduction d'un agent gazeux autour desdites particules de matière plastique contenues dans ladite chambre, ledit passage étant disposé à l'avant du passage annulaire précité, dans le sens d'écoulement de la matière à travers le dit passage annulaire, moyennant quoi les particules de matière plastique se trouvent réchauffées par frottement, plastifiées et mélangées avec ledit agent gazeux lorsque la matière plastique est acheminée à travers ledit passage annulaire. 90 Appareil, suivant la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il est pourvu d'un régulateur de pression et d'un régulateur de débit entre une source de gaz sous pression et ledit passage, en vue de pouvoir contrôler la pression et la quantité du gaz introduit dans ladite chambre à travers le passage précité, 10.Appareil, suivant les revendications 8 ou 9 prises dans leur ensemble, dans lequel ledit dispositif destiné à faire mouvoir la matière à travers le passage annulaire comporte un piston pouvant se déplacer dans le sens axial entre une position active et une position inactive, caractérisé par le fait qu'un ou plusieurs orifices de sortie du gaz ménagés dans ladite chambre cylindrique se trnu- vent ouverts lorsque ledit piston est en position inactive, étant obturés lors du déplacement dudit piston vers l'organe de travail précité, lesdits orifices de sortie permettant au gaz de s'échapper lors de l'introduction desdites particules de matière plastique dans la chambre précitée, lorsque ledit piston se trouve en position inactive. l1 Appareil, suivant la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il est pourvu d'un dispositif d'étanchéité qui est relié au piston précité en vue d'empêcher toute fuite de gaz entre la chambre précitée et ledit piston lorsque ledit gaz se trouve introduit dans ladite chambre par l'intermédiaire du passage précité