Brevet FR2143281A1 — publié le 19730202

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication de pièces de forme composées de plusieurs matières synthétiques. PQur la fabrication en petites séries de pièces de forme composites en matières synthétiques, on verse ensemble dans un récipient les quantités nécessaires des matières synthétiques constitutives, on les malaxe et on les coule dans un moule. Cette opération doit se faire très rapidement car, en général, des matières synthétiques composites réagissent vite ensemble. On obtient par ce procédé des pièces de forme en matière synthétique homogène de très bonne qualité et l'on arrive éga lestent, dans le cas de matières synthétiques multicellulaires, à une bonne homogénéité de la masse de mousse synthétique. Le malaxage ne pose que peu de problèmes. Dès après quelques mouvements de malaxage avec un agitateur, on a atteint en général un mélange suffisant. C'est de cette façon que sont fabriquées beaucoup de pièces de forme de grandes dimensions en polyuréthane. Si des pièces de forme composites sont fabriquées en grande série, le dosage, le malaxage et l'éjection du malaxeur s'effectuent mécaniquement et automatiquement. Les pompes à piston permettent d'effectuer des dosages très exacts. Par contre, le malaxage n'est pas toujours aussi parfait qu'on le désire bien qu'on ait mis au point des malaxeurs de toute première qualité dont la vitesse de malaxage peut être adaptée à la matière traitée par réglage de la vitesse de rotation. On a également expérimenté les formes de malaxeurs les plus diverses et l'on a dû, ici aussi, constater que souvent des mélanges satisfaisants ne peuvent pas être obtenus. Les raisons n'ont pas pu en être découvertes malgré des recherches intensives poursuivies pendant des années. A côté de ces malaxeurs mécaniques, on a cherché à réaliser un mélange des composants synthétiques dans une chambre de mélange agitée par ultra-sons. Ici aussi apparaissent les inconvénients observés dans les malaxeurs travaillant en chambre de mélange : dans beaucoup de cas, on a observé un mélange insuffisant dans le produit fini. On a alors cherché à disposer, dans ces chambres de mélange, des plaques de tôle soumises à des oscillations mécaniques pour mieux transmettre ces dernières au fluide s'écoulant à travers la chambre. Mais ces tentatives, elles aussi, ont été dépourvues de succès. La présente invention réalise, avec des moyens très simples, la possibilité d'obtenir un mélange parfait des composants de matières synthétiques composites et notamment de façon à s'adapter spécialement aux matières synthétiques à interréaction rapide. L'invention part donc de l'idée que l'on doit mélanger une matière synthétique composite dans le moule même, et de façon que tous les éléments de matières synthétiques soient mis en circulation. L'invention consiste en ce que les composants synthétiques introduits dans le moule sont soumis, après fermeture du moule, à des oscillations mécaniques d'une fréquence et d'une intensité propres à produire leur mélange intime. Le malaxage des composants synthétiques dans le moule procure l'avantage de ne pas devoir l'effectuer dans un temps extrêmement bref, comme c'est le cas dans les mélangeurs à circulation. On peut donc réaliser ainsi un malaxage plus intense et choisir, à cette fin, des oscillations mécaniques telles que toutes les particules des composants synthétiques participeront au mouvement d'écoulement. La circulation relativement lente qu'on peut obtenir donne, conjointement aux propriétés visqueuses des composants, un malaxage très intime aboutissant à une matière synthétique extraordinairement homogène. Il convient cependant au but qu'étant donné les conformations souvent compliquées des moules, on procède à un malaxage préalable qui pourra s'effectuer en faisant passer les composants synthétiques à travers des chambres de mélange à circulation, de modèle connu, avant d'en remplir les moules. Mais dans la plupart des cas, le malaxage préalable n'a pas à être poussé si loin. Il importe néanmoins que les composants synthétiques, en particulier en cas de matières à interréaction très rapide, soient versés dans le moule simultanément et dans un rapport constant. Il est apparu très utile, en particulier pour une grande quantité de matières synthétiques, de diviser les composants, avant leur coulée dans le moule, en plusieurs courants partiels disposés spécialement de façon alternée les uns par rapport aux autres pour qu'un courant partiel d'un composant coule toujours à côté d'un courant partiel d'un autre composant. Il y aura ici avantage à laisser les courants partiels se réunir en un seul courant pendant la coulée. On réalise ainsi un mélange préalable excellent qu'on peut faire suivre, avec un succès complet, du malaxage proprement dit avec oscillations méc-aniques à l'intérieur du moule fermé. Un avantage essentiel découle ici de la suppression des chambres de mélange à écoulement continu et, par conséquent, de l'élimination de tous les inconvénients de leur nettoyage par rinçage, dissolution, etc.. Une autre possibilité du mélange préalable est que les composants peuvent être soumis, dès après leur réunion en un courant homogène, à des oscillations mécaniques telles que soniques ou ultra-soniques. Mais, dans le cas le plus simple, on réunira les deux composants en un écoulement unique au moyen de deux buses à jet large. Il est toutefois important que, dans ce mélange préalable, la durée de coulée des composants soit choisie aussi courte que possible et ne dépasse pas le temps qui s'écoule entre le commencement du mélange intime provoquant les réactions des composants, jusqu'à l'apparition de la solidification, c'est-àdire de la perte des propriétés fluides. L'effet de cette coulée rapide des composants est d'empêcher la formation, en un point quelconque d'un moule compliqué, de parties se solidifiant prématurément et gênant l'accès de la matière à une partie postérieure du moule. Les oscillations mécaniques peuvent être produites des façons les plus diverses. Un moyen simple de produire ces oscillations mécaniques causant la circulation des composants est la rotation du moule fermé. Cette rotation doit être effectuée de façon que les composants liquides soient animés de mouvements d'écoulement dans l'espace sous l'influence de la pesanteur. Si on a effectué un mélange préalable des composants, ilne convient pas, en particulier avec des composants de poids spécifiques différents, de choisir une vitesse de rotation telle que des forces centrifuges provoquent une séparation des composants. Dans de très rares cas seulement, une installation pourra utiliser la force centrifuge à la réalisation d'un mélange intime en faisant traverser les composants légers par le composant plus lourd.Des rotations très lentes de la totalité du moule, en particulier autour d'un axe horizontal, produiront déjà un mélange suffisant si les composants visqueux se déplacent sous l'effet de leur propre poids. Simultanément, on amène ainsi les parties excentriques de la cavité du moule en contact total avec la matière synthétique composite dès avant la réaction, de sorte que, quand celle-ci s'amorce, elle progresse des parties excentriques vers les parties intérieures du moule. Dans la plupart des cas, les matières synthétiques composites sont aujourd'hui des matières moussantes ou expansibles dans le moulage desquelles le moule n'est que partiellement rempli du composant à l'état liquide. Les moules sont ensuite fermés avant l'interréaction des composants de façon que l'expansion se produise en moule clos. Il est alors très important que l'air encore contenu dans le moule ne s'introduise pas dans la mousse pour y constituer des soufflures. Pour cette raison, il convient que la rotation ne soit pas trop rapide afin que les composants liquides n'incluent pas de bulles d'air avant leur réaction. Pendant la réaction, la rotation devra être arrêtée ou ralentie pour que l'air puisse s'échapper par les emplacements prévus à cette fin. Bien entendu, on peut également faire tourner le moule autour d'un axe vertical. Dans ce cas, on réalise un mélange satisfaisant des composants déjà mélangés au préalable en intervertissant constamment le sens de rotation. L'avantage de ce procédé est que, lorsque la réaction s'amorce, la mousse de matière synthétique qui s'élève pousse l'air devant elle et le fait sortir par les évents du moule. Dans ce cas, il n'est ni indispensable ni recommandable d'interrompre la rotation pendant l'interréaction des composants. Une autre possibilité de création d'oscillations mécaniques dans les composants consiste à faire vibrer le moule de façon que les oscillations mécaniques se transmettent aux composants liquides et y causent leur mélange. On peut employer, comme appareils vibreurs, ceux utilisés, par exemple, pour la production de vibrations de tassement dans la construction des chaussées, ou dans l'application du béton. Dans les cas peu compliqués, il suffit de placer simplement le moule sur une table à secousses et de le faire vibrer, ce qui donne de très bons résultats. La fréquence d'oscillations dans ces cas sera avantageusement choisie dans une bande inférieure à la fréquence acoustique ou dans la partie inférieure de celle-ci. Ce n'est que dans des cas très rares que les ultra-sons peuvent agir sur la matière à mélanger et ce, seulement pour des moules de petites dimensions. Alors qu'il s'agit, pour le mélange, de régler les oscillations de façon que la matière se mette en mouvement, on peut utiliser aussi des oscillations mécaniques pour effectuer le démoulage de la matière synthétique solidifiée ; si l'on doit veiller, lors du malaxage des composants, à ce qu'il ne se produise qu'une très faible réflexion à la transition du moule avec les matières à mélanger, on doit veiller, pour le démoulage de la pièce à mouler solidifiée, à ce que la réflexion en cette zone de transition soit grande ou au moins qu'elle aboutisse à une forme de mouvement différente. De plus, la présente invention n'est pas limitée à la transformation de composants liquides. Il est également possible qu'au moins un des composants, liquide par nature, soit introduit dans le moule sous forme de capsules ou microcapsules. Dans ce cas, les oscillations mécaniques sont choisies de façon à détruire le capsulage ou, quand celui-ci est destructible par désintégration, à en produire une désintégration régulière. En outre, la présente invention n'est pas limitée au cas où les composants liquides sont introduits, préalablement mélangés, dans le moule. Il est également possible d'introduire en des points séparés du moule, les composants, dans diverses cavités du moule, avant le malaxage par oscillations mécaniques, puis de fermer le moule et t de mettre les composants en contact mutuel par rotation du moule. On peut, par exemple, imprimer une rotation autour d'un axe horizontal puis, par rotation avec oscillations autour d'un axe vertical (ou d'une autre façon telle que par vibrations), produire des osciiiatlons dans les composants à mélanger. La présente invention est expliquée plus en détail au moyen d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble de l'installation pour la mise en pratique de l'invention, - la figure 2 est un mode de réalisation du dispositif de remplissage du moule selon l'invention, et, - la figure 3 est un autre mode de réalisation du dispositif de remplissage du moule selon l'invention. Les composants en matières synthétiques sont mesurés dans les pompes à pistons 2 d'un appareil doseur 1 connu en soi et envoyés par des tuyaux flexibles 3 à un dispositif distributeur 4 sous lequel est placé un moule 5 disposé sur une table à secousses 6 portant un arbre vertical 7 autour duquel pivote le bâti 8 dans lequel le moule 5 est serré. Il se produit donc simultanément une vibration, par exemple dans le sens vertical, et une rotation autour de l'axe vertical engendrant ensemble une oscillation tournante correspondant à un mouvement de malaxage, dirigée perpendiculairement au mouvement de rotation vertical. Le dispositif de remplissage de la figure 2 permet un remplissage avec deux composants. Il comporte deux buses à jet allongé 9 et 10, fixées à l'extrémité des tuyaux d'alimentation (non représentés), et à la sortie desquelles (à leur partie inférieure) les deux composants se réunissent en une veine homogène large et mince. La figure 3 représente une autre possibilité dans laquelle un des composants est amené par une pluralité de canules 11, et l'autre composant par une autre pluralité de canules 12. Comme les canules sont espacées les unes des autres, si peu que ce soit, le mélange des composants ne se produit pas ici, pas plus que dans le dispositif de la figure 2, au voisinage de la sortie des canules mais seulement lorsqutils ont quitté les canules ou les buses. Ce résultat est obtenu, par exemple, en faisant converger les directions d'écoulement des canules. La figure 3 ne laisse pas apparaître qu'a l'entrée des canules, il est prévu une possibilité d'introduction d'agents de rinçage ou de dissolution. Elle est constituée par un raccord tubulaire en T dont une entrée est raccordée par un obturateur au tuyau d'alimentation en matière synthétique, la seconde entrée est raccordée par un obturateur à l'alimentation en agent de rin çage ou en dissolvant, et la troisième entrée est raccordée aux canules 11 et 12. Dans la production des vibrations, il peut y avoir avantage à ce que la table à secousses décrive des mouvements de nutation qui donnent un mélange particulièrement poussé. Il peut également y avoir avantage à utiliser des oscillations de fréquences diverses, correspondant aux divers poids spécifiques des composants, pour qu'ils s'adaptent bien les uns aux autres. Il est entendu que le terme "moule' désigne également ici un moule composé de deux tabliers ininterrompus, car l'invention s'adapte particulièrement bien à ces moules comportant deux bandes sans fin tournantes. L'invention s'applique également à la transformation des matières synthétiques dans lesquelles un des composants se présente sous forme granulée ou pulvérulente. Les oscillations facilitent dans ce cas la dissolution du composant solide. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de pièces de forme composées de plusieurs matières synthétiques, caractérisé en ce que les composants introduits dans le moule sont soumis, après fermeture du moule, à des oscillations mécaniques d'une fréquence et d'une intensité propres à produire leur mélange intime. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants sont introduits dans le moule simultanément et dans un rapport constant. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, avant leur coulée dans le moule, les composants sont divisés en plusieurs courants partiels réciproquement alternés de façon qu'un courant partiel d'un composant coule toujours à côté d'un courant partiel d'un autre composant. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on fait se réunir les courants partiels en un seul courant pendant la coulée. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les composants sont soumis, dès après leur réunion en un seul courant, à des oscillations mécaniques en vue de leur mélange préalable. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la durée de coulée des composants dans le moule est fixée de façon à ne pas être supérieure au temps s'écoulant entre le début du mélange intime, provoquant l'interréaction des composants, et l'apparition de la solidification. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les oscillations mécaniques sont produites par la rotation du moule fermé. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vitesse de rotation est fixée de façon que les composants fluides décrivent des mouvements d'écoulement spaciaux sous l'influence- de leur pesanteur. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour produire les oscillations mécaniques, le moule est mis en vibration de façon que les oscillations mécaniques se communiquent aux composants fluides et y causent leur mélange. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moule reçoit une oscillation mécanique ne se transmettant que partiellement à la matière synthétique en voie de solidification ou solidifiée. 11 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit au moins un des composants dans le moule sous forme de capsules ou de microcapsules puis qu'on soumet le moule à une oscillation mécanique détruisant les capsulages. 12 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, avant le malaxage par oscillations mécaniques, on introduit les composants en des points séparés dans diverses cavités du moule, puis qu'on ferme le moule et qu'on amène les composants en contact mutuel par rotation du moule. 13 - Installation pour la fabrication de pièces de forme composées de plusieurs matières synthétiques, comprenant un dispositif de dosage, un dispositif distributeur et un dispositif mélangeur, caractérisé en ce que le dispositif mélangeur consiste en un dispositif soumettant le moule et son contenu à des oscillations mécaniques. 14 - Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que le dispositif mélangeur est un dispositif de mise en rotation moule. 15 - Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que le dispositif mélangeur est un dispositif de mise en vibration du moule. 16 - Installation selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisée en ce qu'un générateur de vibrations soniques ou ultrasoniques est associé au moule. 17 - Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'il est prévu deux buses à jet large et jets convergents pour la distribution des composants fluides. 18 - Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que chaque composant est anlené par une pluralité de canules à directions d'écoulerent con#rergentes.