Brevet FR2160800A1 — publié le 19730706

La présente invention concerne les moules pour la fabrication de pièces moulées expansées à partir d'une matière thermoplastique pré-expansée en particules, qui sont soudées ou agglomérées en une masse homogène, dans une cavité de moulage, à ouvrir pour le démou- lage par une injection de vapeur d'eau surchauffée au moyen de doubles-parois creuses à au moins deux panneaux totalement ou partiellement perforées ou fendues vers la matière à mouler soit au moyen de parois à un seul panneau instrées dans une enveloppe d'entourage et de vaporisation pour le traitement à la vapeur, les pièces étant ensuite démoulées après refroidissement. L'invention est relative à une conformation perfectionnée de la partie perforée et fendue des parois du moule qui entourent verticalement la cavité de moulage ainsi qu'aux parties horizontales des parois qui ferment l'extrémité supérieure de la cavité de moulage et dont les perforations ou les fentes sont orientées vers le bas en direction de la masse à mouler. Lors du chauffage de cette masse par une injection de vapeur d'eau à une température de 105 à 1600c par exemple, il s'établit dans ladite masse, par suite de l'expansion supplémentaire des particules déverses dans la cavité, une pression interne de tordre 2 de 0,8 à 2 kg/cm , qui doit être absorbée par les parois du moule. Pour résister à cette pression, les parois doivent posséder une épaisseur d'autant plus forte que la taille et la largeur du moule et la densité de la matière à mouler sont plus grandes. L'inconvénient d'une construction résistant à la pression ré- side en ce que, par rapport à une masse expansée de poids spécifi- que de 15 à 30 g/l par exemple, il faut chauffer un poids disproportionnellement élevé de moule, par exemple de#600 à 1000 g avec des rapports de volumes très défavorables. Les calories consommées pour le chauffage des parois du moule sont approximativement dans le rapport de 95 : 5 avec celles que demande le chauffage de la matière à mouler. En plus de la consommation de calories élevée, ces conditions de travail entraînent, lors de l'injection de la vapeur, une formation très importante, dans les parois du moule, d'eau de condensation, qui est insufflée en même temps que la vapeur dans la masse à mouler à travers les fentes ou autres perforations. De la même manière, après le traitement à la vapeur et l'agglomération des particules, le mélange de vapeur et de gaz dégagé par la matière à mouler et en surpression et entrant par les perforations notamnent dans les chambres de vapeur horizontales supérieures ou venant au contact de la face plus froide de ces chambres tournée vers la masse à mouler, se condense et s'infiltre de nouveau sous forme liquide dans cette masse en cours de refroidissement.Ce phénomène de reflux est encore amplifié par la légère dépression qui prend naissance dans la masse à mouler du fait du refroidissement, et qui aspire dans cette masse à travers les perforations le film d'eau formé sur les parois verticales du moule. Pour remédier aux-difficult#s sus-mentionnées, on a proposé jusqu'à présent trois solutions qui consistent la première à maintenir aussi faible que possible la masse des parois du moule, la deuxième à assurer une évacuation aussi bonne que possible de liteau de condensation aux points les plus bas des parois creuses verticales, et la troisième à préchauffer les parois du moule. A cet effet, on a utilisé des double-parois, la vapeur étant amenée d'abord dans une partie fermée de la double-paroi pour la réchauffer en totalité. Après le réchauffage des parois du moule, on ouvre une série de soupapes intermédiaires pour permettre à la vapeur sortant des chambres de préchauffage de parvenir dans la masse à mouler. Par ces moyens, les problèmes exposés plus haut n'ont pu être résolus que partiellement et de façon imparfaite. C'est ainsi, notamment, qu'il s'est avéré impossible d'emp8cher la concentration, sur la partie inférieure des parois verticales, de l'eau de condensation etia pénetration dans la masse à mouler d'une grosse partie de l'eau condensée dans les couvercles horizontaux pendant et après l'admission de vapeur, ce couvercle se comportant à la manière d'un tamis. C'est ainsi que le condensat provenant du couvercle et pénétrant dans la masse à mouler rend impossible, dans le cas de la fabrication de gros blocs ayant des dimensions de l'ordre de 6000 x 1250 x 525 mm et dont la surface couverte par le couvercle est d'environ 6000 x 525 mm, une bonne soudure des particules. Le résultat c'est que, après leur démoulage, les blocs obtenus se dilatent et, de ce fait, sont inutilisables en tant que pièces au format. Pour supprimer ces difficultés, il fallait donc prendre d'autres mesures pour éviter que l'eau de condensation provenant du contact de la vapeur avec les couvercles et les parois verticales des moules ne puisse, en aucune circonstance, parvenir dans la masse à mouler par les perforations ou les fentes. Conformément à l'invention, ce but peut être atteint de manière relativement simple grâce à un agencement particulier des perforations ou fentes des éléments d'admission de la vapeur de chauffage. Partant de l'observation que, par exemple, dans un couvercle à double-paroi d'une surface de 4000 x 500 mm pour moule horizontal, l'eau de condensation qui se forme se rassemble sur cette surface et est alors entraSnée verticalement vers le bas dans la masse à mouler à travers les perforations, l'invention propose que le plan des entrées des perforations ou des fentes soit situé autres sus du niveau de rassemblement de l'eau de condensation, ou (pour des éléments verticaux) au-dessus du plan d'écoulement, de telle façon que les entrées des perforations ne puissent pas être atteintes par le niveau de l'eau de condensation se formant pendant tout le roulement du processus de moulage. C'est ainsi, par exemple, que dans un couvercle à double-paroi de 4000 x 500 g et dont les deux parois sont distantes intérieurement de 30 mi, peuvent être disposées longitudinalement des nervures d'une hauteur libre de 15 mm, d'environ 6 à 8 mm de largeur et distantes d'environ 40 mm. Ces nervures longitudinales comportent, de manière connue en soi, des trous, par exemple de 2 mi, écartés entre eux de 15 mi environ. Lorsque de la vapeur d'eau est introduite dans ces parois creuses, l'eau de condensation formée se rassemble sur la surface inférieure non perforée de la double-paroi, tandis que la vapeur d'eau exempte d'eau de condensation pénètre dans la masse à mouler par les perforations dont les entrées sont situées au-dessus du niveau de l'eau rassemblée. Par un trajet inverse, il peut arriver que de la vapeur d'eau amenée à partir des deux parois latérales verticales, par exemple lors d'un premier traitement à la vapeur avantageux pour un moule destiné à la fabrication de grands blocs, stélève dans la masse moulée encore meuble, parvienne par les perforations du couvercle dans la cavité de celui-ci et s'y condense; cette eau de condensation ne peut plus revenir dans la masse du bloc moulé, comme cela est, par contre, courant avec la disposition connue à l'heure actuelle des perforations débouchant à leur entrée dans le plan de la paroi.Afin que la surface inférieure du couvercle puisse, avant la formation d'une nouvelle pièce moulée, être débarrassée de l'eau de condensation qui s'est rassemblée, il est avantageux de prévoir des départs d'eau de condensation aux extrémités des double-parois dans la zone de leurs bords. Le dispositif selon l'invention rend possible en outre l'application d'une mesure, particulièrement importante en ce qui concerne les parois horizontales supérieures du moule, pour empêcher la formation d'eau de condensation, par exemple pendant le chauffage préalable du couvercle, grâce au fait que les nervures à trous sont exécutées sur toute leur longueur sous la forme de nervures creuses, dans chacune desquelles une tige de distribution formant registre et pourvue de trous au même intervalle que ceux des nervures, peut être déplacée de telle sorte que, dans une position, les trous de la nervure sont entièrement découverts tandis qu'un coulissement de la tige perforée les ferme.En position de fermeture, on peut faire passer dans la chambre du couvercle de la vapeur, 2 par exemple à la pression de 0,5 kg/cm , vapeur qui ne peut pas stéchapper dans la cavité du moule et se condenser sur ses parois. Un autre avantage des parois creuses d'admission de vapeur selon l'invention réside en ce que les nervures ou bossages profilés comportant les trous ou autres perforations ou les fentes sont agencés de manière à servir d'entretoises d'écartement transmettant la pression entre les deux parois des double-parois sans obturer de ce fait les orifices. A cet effet, les nervures peuvent comporter, par exemple, entre leurs trous ou fentes, des saillies qui mettent toute la hauteur des nervures à la cote d'écartement entre les deux parois de la double-paroi. Une autre solution consiste à utiliser des bossages d'écartement formant entretoises, circulaires ou polygonaux et à profil étagé, comportant une portion centrale qui correspond à la distance entre les parois à entretoiser, par exemple de 8 mi de diamètre, et une portion d'extrémité formant une collerette, par exemple de 20 mm de hauteur et 16 mm de diamètre. Dans ce cas, les trous sont percés longitudinalement dans la collerette. Les nervures ou bossages à perforations, par exemple pour la fabrication de blocs rectangulaires, sont avantageusement disposés sur une paroi d'un élément tubulaire de section rectangulaire ou font partie de cette paroi, et plusieurs de ces éléments tubulaires juxtaposés peuvent être réunis, par exemple par rainure et clavette, pour former une paroi du moule. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits ciaprès en référence au dessin annexé, dans lequel - la Fig. 1 représente une coupe faite à travers les parois creuses d'un moule destiné à la fabrication de blocs, possédant en section les dimensions courantes, par exemple de 1250 mi de hauteur et 500 mi de largeur et dont la longueur peut être comprise entre 1000 et 6000 mnl - la Fig. 2 représente en coupe et à plus grande échelle l'une des pièces perforées servant d'entretoise d'écartement dans les double-parois verticales; - la Fig. 3 représente en coupe un élément tubulaire de section rectangulaire à nervures fendues; - la Fig. 4 représente en coupe un élément similaire comportant des nervures percées et une tige percée formant registre. La Fig. 1 montre la cavité 1 d'un moule, dans laquelle est déversée la matière en particules. Ce moule porte un couvercle 2, articulé par une charnière 3 et réuni, de manière à résister à la pression, par un verrou de fermeture 4, à la paroi 5 du moule. La référence 6 désigne le fond du moule auquel sont reliées la paroi verticale 5 au moyen de charnières 7 et la paroi latérale verticale 8 par une liaison rigide 9. La face avant et la face arrière du chassis de moulage sont fermées respectivement par une porte et une paroi arrière verticales. Les parois 2, 5, 6 et 8 constituent chacune une double-paroi à deux panneaux et sont munies en 10, 11, 12 et 13 de raccords d'arrivée de vapeur; les parois verticales 5 et 8 portent en outre des raccords 14, 15 de départ de l'eau de condensation. Sur cette Fig. 1, le coin supérieur gauche représente en A, à titre de simple comparaison, l'agencement usuel des trous d'admission de vapeur dans la cavité 1. La paroi interne verticale 16 et la paroi inférieure 17 du couvercle comportent des trous 18 dont les entrées sont au ras des faces desdites parois 16, 17 de telle sorte que l'eau de condensation se formant sur ces parois est en tramée dans la cavité 1 du moule. Le reste de la Fig. 1 représente, au contraire, l'agencement suivant l'invention. Sur le panneau interne 16 de chaque double-paroi verticale 5 et 8 sont assujetties des pièces décolletées cylindriques 19 (Fig. 1 et 2) qui font saillie dans la double paroi et dont une collerette 20 comporte des trous 21 dont les entrées 22 sont écartées de la face interne de la paroi d'une distance a égale, par exemple, à 20 mm environ. Les pièces 20 sont, par exemple, fixées à l'aide de rivets 23 et servent d'entretoises entre les parois 16 et 24 de la double-paroi 5 ou 8. Dans le couvercle 2, les ouvertures sont pratiquées sous forme de fentes 21a (Fig. 1) d'une longueur, par exemple de 5 cm environ, dans des nervures longitudinales 25 fixées à la paroi supérieure 17 a de la double-paroi constituée par le couvercle 2. Les entrées 22 a des fentes 21 se trouvent dans un plan P-P surélevé par rapport à la paroi 17. La Fig. 3 représente en coupe un tuyau rectangulaire 26, par exemple en aluminium, obtenu par boudinage à la presse, de 150 mm de largeur et de 35 nin de hauteur libre par exemple, qui peut être fabriqué en une longueur quelconque, par exemple de 600@ mm, correspondant à la cote de la pièce à mouler. La paroi 27 destinée à être tournée vers la cavité du moule comporte à l'intérieur du tuyau des nervures profilées 28 venues d'emboutissage, par exemple de 20 mm de hauteur et 15 mm de lar b geur. Ces nervures comportent soit une rangée de fentes 21b soit deux rangées (ou plus) de fentes laissant entre elles des parties intermédiaires pleines. Le plan Q-Q indique le niveau maximal de l'eau de condensation ou du liquide lorsque le tuyau 26 est utilisé comme élément horizontal de couvercle, ce couvercle étant formé de plusieurs tuyaux juxtaposés. La référence 29 désigne l'ouverture prévue pour l'évacuation du liquide sur l'une des faces frontales du tuyau et la référence lob l'arrivée de la vapeur d'eau à injecter. L'ouverture de sortie 29 est disposée de telle sorte que le niveau maximal Q-Q de l'eau de condensation reste situé plus bas que le plan P-P des entrées b 22 des fentes. Le tuyau de section rectangulaire 26C représenté à la Fig. 4 c est muni de nervures creuses 28 contenant chacune une tige 30 formant registre, qui comporte des trous 31 susceptibles d'6tre amenés en corncidence (position III) avec les trous 21 des nervures par un déplacement longitudinal de la tige, de sorte que les passages sont tantôt ouverts (position iii) et tantôt fermés (positions I et II). Le raccord de départ 29 de l'eau de condensation est tel que le niveau maximal Q-Q de l'eau de condensation est in c férieur au plan P-P des entrées 22 de la vapeur d'eau à injecter. - REVENDICATIONS. 1 - Moule perfectionné pour la fabrication de pièces moulées en matière plastique expansée à partir de matière thermoplastique pré-expansée en particules, qui sont soudées et agglomérées en une masse homogène, dans une cavité de moulage devant être ouverte pour le démoulage des pièces, par une injection de vapeur d'eau surchauffée par des trous de parois du moule, ledit moule étant carac tersé en ce que le plan des entrées des perforations ou des fentes est situé au-dessus du niveau de rassemblement de l'eau de condensation, ou (pour des éléments verticaux) au-dessus du plan d'écoulement, de telle façon que les entrées des perforations ne puissent pas être atteintes par le niveau de l'eau de condensation se formant pendant tout le déroulement du processus de moulage. 2 - Moule suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les portions supérieures au moins des parois latérales et la paroi supérieure qui délimitent la cavité de moulage portent, sur leurs faces tournées vers cette cavité, des saillies constituées par des nervures horizontales ou verticales, continues ou interrompues, ou des bossages verticaux, ces saillies comportant des trous, fentes, ou autres ouvertures de passage, qui interrompent la hauteur de la paroi et de la saillie et dont la hauteur est totalement ou partiellement inférieure à l'écartement de chaque double-paroi des deux parois. 3 - Moule suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites saillies (nervures ou bossages) sont agencées de manière à soutenir l'une par rapport à l'autre, par des parties de leurs surfaces, les deux parois interne et externe de la double-paroi, tout en conservant leurs ouvertures de passage libres. 4 - Moule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour empêcher la pénétration de la vapeur de préchauffage introduite dans les double-parois, ou d'un fluide de chauffage ou de refroidissement, les arrivées sont ménagées dans une nervure creuse qui est pourvue d'une tige tournante ou coulissante percée d'ouvertures de même écartement que celles de la nervure, de telle sorte que, par un coulissement ou une rotation, les ouvertures de la tige peuvent être amenées en coincidence avec les ouvertures de la nervure, ou à une position de fermeture dans laquelle les ouvertures ne coïncident pas. 5 - Moule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les nervures ou bossages perforées ou fendues sont assujetties à l'une des parois d'un tuyau de section rectangulaire ou carrée, ou font partie de cette paroi. 6 - Moule suivant la revendication 5, caractérisé en ce que plusieurs tuyaux sont groupés, fermés à leurs extrémités et munis d'arrivées et de départs pour former ensemble une double-paroi délimitant la cavité du moule.