Brevet FR2096522A1 — publié le 19720218

2096S22 La présenté invention concerne un procédé et un appareil pour produire des mousses ou des matières homogènes à partir d'au moins deux composants réagissant l'un avec l'autre, qui sont pulvérisés sous une surpression et mélangés l'un avec l'autre dans une zone de mélange où ils restent 5 au moins 1/1000e de seconde, le mélange étant ensuite évacué de la zone de mélange et libre de réagir. Les composants chimiques convenant à une telle application sont notamment ceux à base de polyuréthanne, polyester insaturé, résine époxy, £-caprolactame et leurs copolymères. Dans les procédés connus jusqu'ici,, les composants de réaction 10 sont injectés dans une chambre de mélange en étant généralement dirigés l'un vers l'autre. Cela a l'inconvénient qu'il faut prévoir une buse d'admission particulière pour chaque composant, ce qui a l'inconvénient, non seulement que l'appareil devient relativement coûteux, mais aussi que la tête de mélange devient excessivement lourde, surtout s'il s'agit d'appareils portatifs. 15 Quant au procédé, des inconvénients se présentent lors du mélange lorsque l'un des composants est injecté en quantité relativement faible par rapport à l'autre ou si les pressions de pulvérisation diffèrent beaucoup. Le brassage des composants est alors médiocre. L'invention a pour objet de réaliser un procédé et un appareil 20 permettant un meilleur brassage des composants, et de réaliser un appareil qui se caractérise par une grande maniabilité. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que les composants sont alimentés séparément, qu'ils sont seulement réunis juste avant l'injection dans la zone de mélange, et qu'ils sont injectés 25 ensemble dans le mélange se trouvant dans cette zone. On obtient ainsi que les deux composants, réunis en un seul jet, provoquent un brassage particulièrement intense du mélange lorsqu'ils sont injectés dans celui-ci, de sorte que les composants se mélangent très intimement avant de quitter la zone de mélange. 30 Une application particulière du procédé suivant l'invention, l'introduction d'adjuvants tels que des charges, des colorants et des fibres de renforcement dans des masses de matière plastique susceptibles de s'écouler, se caractérise par le fait que des adjuvants sont utilisés à la place d'un des composants de réaction. Cette application est particulièrement intéres-35 santé s'il s'agit de masses plastiques visqueuses dans lesquelles de tels adjuvants ne peuvent pas être répartis avec l'uniformité nécessaire d'après les procédés classiques. 71 23327 2 2096522 Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on utilise un appareil comprenant une tête de mélange renfermant une chambre de mélange dans laquelle débouchent des buses d'admission branchées sur des conduits d'alimentation dont le nombre correspond à celui des composants, 5 et qui présente au moins une ouverture de sortie. Suivant l'invention, les buses d'admission sont réalisées comme des buses pour l'injection simultanée de plusieurs matières et l'appareil présente un canal d'alimentation pour chaque composant, les canaux étant réunis en amont de l'embouchure commune de la buse, et cette réunion pouvant être interrompue à l'état de repos de 10 la buse. Des buses pour l'injection simultanée de plusieurs matières sont déjà connues, sous la forme de buses mélangeuses, pour la production de mousses. Un appareil comprenant de telles buses est décrit dans le brevet allemand n° 832.493. Toutefois, dans cet appareil, les composants se réunis-15 sent seulement, en se mélangeant, après la sortie de la buse. L'effet de mélange est relativement médiocre puisqu'une partie des composants est injectée sans être mélangée dans la zone autour et ne peut donc pas réagir. Comparativement à cet appareil connu et grâce à la présence de la chambre de mélange, l'appareil suivant l'invention a l'avantage de produire un brassage 20 particulièrement intense du mélange et d'assurer que les caqposaitsrestent au moins un temps minimal dans la chambre de mélange, même en cas d'application du processus de mélange en continu. Un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'appareil suivant l'invention est caractérisé en ce que, pour l'alimentation du premier 25 composant, une aiguille de buse sollicitée par la pression et guidée dans le corps de buse présente un perçage qui la traverse de part en part et qui est en communication avec la cavité intérieure du corps, cette cavité pouvant être isolée du conduit d'alimentation par au moins une soupape, en ce que, pour l'alimentation du second composant, le corps de buse présente un second 30 perçage débouchant sur l'aiguille, et en ce que celle-ci présente une surface d'étanchéité qui est appliquée, à l'état de repos, contre une surface coopérante prévue sur le corps de buse et située en. amont de l'embouchure, ce second perçage étant au contraire en communication avec l'embouchure à l'état de travail. Grâce à cet agencement, les deux composants sortent simultanément 35 de l'embouchure de la buse lorsque son aiguille est soulevée, de sorte qu'une avance ou un retard d'un des composants ne peut pas se produire, empêchant ainsi les défauts connus et redoutés sur les objets produits. 71 23327 3 2096522 On sait en effet que l'avance d'un des composants a pour résultat qu'une petite partie de ce composant parvient dans le moule sans être mélangée et produit une soufflure à l'endroit en question. De préférences le second perçage s'élargit en un canal entourant 5 la partie inférieure de l'aiguille de la buse à la façon d'un anneau. Cette réalisation apporte l'avantage particulier que, pendant le processus d'injection, le composant alimenté par le centre est entouré concentriquement par le second composant et que le jet commun est ainsi injecté dans le mélange se trouvant dans la chambre de mélange. Le fait que le jet extérieur a essentiel-10 lement la même force que celui qu'il entoure assure une répartition particulièrement favorable des composants. Selon un autre mode de réalisation particulier, la chambre de mélange est réalisée comme une chambre de mélange "perdue" qui est disposée, en étant séparée de la buse pour l'injection simultanée de plusieurs matières, 15 à l'intérieur du moule ou de la cavité de l'ouvrage devant être rempli. Dans ce cas, la chambre de mélange peut être enlevée de la tubulure de coulée du moule après le remplissage, mais elle peut également rester dans là paroi de l'ouvrage creux. Une telle chambre de mélange peut être réalisée de la manière la plus simple comme une pièce en matière plastique moulée par injection, de 20 sorte qu'elle est très bon marché. L'abandon de la chambre de mélange après une seule utilisation revient en effet moins cher que les pertes occasionnées par les temps de nettoyage et par la substance de nettoyage. La réalisation particulière des buses comme une seule buse pour l'injection simultanée de plusieurs matières permet, selon un mode de 25 réalisation particulier et d'une manière très avantageuse, la disposition d'une surface de rebondissement en vis-à-vis de l'embouchure de la buse à l'intérieur de la chambre de mélange. Cette mesure assure un brassage encore meilleur des composants pendant le mélange ou l'injection. Grâce au fait que, suivant l'invention, la tête de mélange 30 est équipée d'une buse pour l'injection simultanée de plusieurs matières, on obtient en outre une tête de mélange plus effilée qui résout en même temps un autre problème difficile, à savoir le remplissage par moussage de cavités relativement longues et étroites telles que l'intérieur de tubes ou des perçages. Cette réalisation relativement effilée permet d'introduire 35 la tête de mélange dans de tels tubes ou perçages et de l'en retirer lentement au fur et à mesure que le mélange est introduit dans la cavité, de manière que le point d'injection du mélange se déplace à peu près à la 71 23327 4 2096522 vitesse de remplissage par la mousse à l'intérieur du tube ou du perçage. On obtient ainsi un remplissage particulièrement uniforme, notamment.s'il s'agit de mousses, ce qui assure en même temps des caractéristiques de résistance mécanique uniformes. 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un 10 appareil suivant l'invention, sans chambre de mélange rapportée, à échelle plus grande que nature; - la figure 2 est une coupe longitudinale de la chambre de mélange utilisée avec l'appareil représenté sur la figure 1; et - la figure 3 est une coupe longitudinale schématique d'un 15 appareil d'une réalisation relativement effilée et d'une chambre de mélange rapportée, également à échelle plus grande que nature. La figure 1 représente un appareil dont le corps 1 présente des tubulures de raccordement 2 et 3 pour l'alimentation des composants. Dans la tubulure de raccordement 2 est monté un clapet à bille 4 sollicité 20 par un ressort 5. A travers ce clapet, le premier composant arrive dans la cavité intérieure 6 du corps, contenant une aiguille de buse 7 qui est sollicitée dans le sens de sa fermeture par un ressort 8. Une partie de la tige'de l'aiguille 7 est entourée par un intervalle annulaire 9, à l'extrémité duquel l'aiguille 7 présente des perçages radiaux 10. L'aiguille 7 25 présente, entre l'embouchure 11 et les perçages radiaux 10, un perçage central 12, de sorte que le composant peut s'écouler depuis la cavité 6 du corps à travers l'intervalle annulaire 9, les perçages radiaux 10 et le perçage central 12. De la tubulure de raccordement 3 pour le second composant part un perçage 13 qui débouche dans un canal annulaire 14 30 entourant l'extrémité de l'aiguille 7 à l'état de repos de la buse. L'aiguille 7 présente une surface d'étanchéité 15 qui est appliquée de façon étanche contre une surface coopérante 16 lorsque la buse est fermée. L'extrémité de l'aiguille 7, située dans la zone du canal annulaire 14 et au-dessous de ce canal, présente un diamètre qui est inférieur à celui de 35 la partie restante de la tige de l'aiguille. De cette manière, lorsque le second composant est mis sous pression, l'aiguille 7 est soulevée, tandis que le clapet à bille 4 s'ouvre en même temps par la mise sous pression du i. 71 23327 5 2096522 premier composant. A ce moment, le premier composant peut s'écouler à travers le perçage central 12 de l'aiguille 7 vers l'embouchure 17 proprement dite de la buse, tandis que le second composant parvient à travers le perçage 13 et le canal annulaire 14 jusqu'à cette embouchure, d'où les deux composants 5 sont expulsés. Lorsque l'appareil est appliqué contre la chambre de mélange 18 représentée sur la figure 2 et ajustée dans la paroi d'un ouvrage 19, la surface frontale 23 du corps de buse 1 (figure 1) assure l'étanchéité des deux parties par l'application contre la surface d'appui 20 (figure 2), de 10 sorte que le mélange contenu dans la chambre de mélange 21 ne peut pas sortir à 1:extérieur. Le mélange est intensément brassé dans la chambre de mélange 21 et il est expulsé de celle-ci, après un bref temps de séjour, à travers l'ouverture de sortie 22, d'où il entre dans l'espace devant être rempli par moussâge. 15 Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le corps 31 de l'appareil présente des tubulures de raccordement 32 et 33. Ces dernières peuvent être fermées par des clapets à bille 34 qui sont sollicités par des ressorts 35. La tubulure de raccordement 32 débouche dans la cavité intérieure 36 du corps, dans laquelle peut coulisser une aiguille de buse 37 qui est 20 sollicitée par un ressort 38. La partie médiane de la tige de l'aiguille 37 est entourée par un intervalle annulaire 39, à l'extrémité duquel l'aiguille 37 présente des perçages radiaux 40. Un perçage central 42 s'étend de l'embouchure 41 de l'aiguille 37 jusqu'aux perçages radiaux 40. De la tubulure de raccordement 33 part un perçage 43 qui débouche dans un canal annulaire 44 25 entourant l'extrémité formant l'embouchure de l'aiguille 37, L'extrémité de l'aiguille 37 présente une surface d'étanchéité 45 qui est appliquée de façon étanche contre une surface coopérante 46 prévue sur le corps 1 lorsque la buse est fermée. En position de travail, l'extrémité de l'aiguille 37 ouvre le passage entre le canal annulaire 44 et l'embouchure commune 47 de 30 la buse, de sorte que le premier composant peut parvenir jusqu'à cette embouchure commune 47 à travers le perçage 42 et que le second composant traverse le canal annulaire. 44 et parvient également à cette embouchure, d'où les deux composants sont injectés dans la chambre de mélange 48. Dans celle-ci, les composants sont brassés et mélangés intimement, ce qui est en 35 partie dû au fait qu'ils sont projetés contre une surface de rebondissement 49 en sortant de la buse. L!intérieur 50 de lachambre de mélange communique avec des ouvertures de sortie 52. Un perçage de raccordement 56 pour un 71 23327 6 2096522 dispositif de rinçage (non représenté) est indiqué schématiquement. L'alimentation des composants jusqu'aux tubulures de raccordement 32 et 33 s'effectue à travers des soupapes 53 et 54 qui s'ouvrent de façon synchrone et qui peuvent être ouvertes ou fermées simultanément au moyen d'un dispositif de manoeuvre 55. 71 23327 7 2096522 REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire des mousses ou des matières homogènes à partir d'au moins deux composants réagissant l'un avec l'autre, qui sont pulvérisés sous une surpression et mélangés l'un avec l'autre dans une zone de mélange où ils restent au moins 1/1000e de seconde, le mélange étant 5 ensuite évacué de la zone de mélange et libre de réagir, caractérisé par le fait que les composants sont alimentés séparément, qu'ils sont seulement réunis juste avant l'injection dans la zone de mélange, et qu'ils sont injectés ensemble dans le mélange se trouvant dans cette zone. 2. Procédé selon la revendication 1, appliqué pour l'introduction 10 d'adjuvants tels que des charges, des colorants, des fibres de renforcement dans des masses de matière plastique pouvant s'écouler, caractérisé par l'utilisation d'adjuvants à la place d'un des composants de réaction. 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant une tête de mélange renfermant une chambre de mélange dans laquelle débouchent 15 des buses d'admission branchées sur des conduits d'alimentation dont le nombre correspond à celui des composants, et qui présente au moins une ouverture de sortie, caractérisé en ce que les buses d'admission sont réalisées comme des buses pour l'injection simultanée de plusieurs matières et l'appareil présente un canal d'alimentation pour chaque composant, les canaux étant réunis en 20 amont de l'embouchure commune de la buse, et cette réunion pouvant être interrompue à l'état de repos de la buse. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour l'alimentation du premier composant, une aiguille de buse sollicitée par la pression et guidée dans le corps de buse présente un perçage qui la traverse 25 de part en part et qui est en communication avec la cavité intérieure du corps, cette cavité pouvant être isolée du conduit d'alimentation par au moins une soupape, en ce que, pour l'alimentation du second composant, le corps de buse présente un second perçage débouchant sur l'aiguille, et en ce que celle-ci présente une surface d'étanchéité qui est appliquée, à l'état de 30 repos, contre une surface coopérante prévue sur le corps de buse et située en amont de l'embouchure, ce second perçage étant au contraire en communication avec 1 ' embouchure à 1 ' état de travail 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second perçage s'élargit en un canal entourant la partie inférieure de 35 l'aiguille de la buse à la façon d'un anneau. 71 23327 2096522 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la chambre de mélange est du type dit '"perdu" et en ce qu'elle est disposée, en étant séparée de la buse pour l'injection simultanée de plusieurs matières, dans le moule ou dans la cavité de l'ouvrage devant être rempli. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la chambre de mélange présente une surface de rebondissement située en vis-à-vis de l'embouchure de la buse.