Brevet FR2332852A1 — publié le 19770624

La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication de bandes ou de planches doublées de mousse thermoplastique, en particulier de mousse de polystyrène, procédé selon lequel après avoir été extrudée en forme de gaine à travers une tuyère annulaire, la mousse est pré-expansée et la gaine ainsi obtenue est refroidie, fendue et déroulée à plat. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Il est connu, pour la fabrication de bandes ou de planches doublées de mousse de polystyrène de faible densité , de faire fondre des granulés de polystyrène dans une extrudeuse et d'y injecter un agent moussant sous pression élevée. Â sa sortie de l'extrudeuse à travers une tuyère annulaire, le polystyrène en cours d'expansion forme une gaine qui se dilate et que l'on fait passer sur une arête froide. Cette gaine est ensuite fendue et déroulée à plat de manière à constituer une bande ou une planche de mousse. Cette bande ou planche de mousse est alors enroulée et entreposée au moins pendant deux jours.Cet entreposage intermédiaire a pour but de permettre la compensation des pressions à l'intérieur des cellules de la mousse, compensation nécessaire du fait que, lors du refroidissement de la gaine de mousse extrudée, l'agent moussant encore présent dans le mélange se condense dans les cellules. Il se produit ainsi une dépression dans les cellules que compensent pendant l'entreposage intermédiaire les entrées d'air se produisant par diffusion. Les cellules de mousse acquièrent ainsi une rigidité mécanique suffisante ainsi que l'appui interne nécessaire. Pendant la durée de l'entreposage intermédiaire, se produit une perte d'agent moussant. Â l'issue de l'entreposage intermédiaire, la bande ou planche de mousse peut alors être soumise à l'action de radiateurs infra-rouges- aux fins de post-expansion, ceci sans qu'apparaisse un risque d'affaissement des cellules de la mousse.- La post-expansion est destinée à accroître l'épais- seur de la bande ou planche de mousse, et par conséquent à en réduire la densité. Au cours de l'échauffement qui se produit sous les radiateurs infrarouges se dilatent l'agent moussant encore présent ainsi que l'air enfermé dans les cellules au cours de l'entreposage intermédiaire. L'échauffement par les radiateurs infra-rouges provoque toutefois, par suite d'un début de fusion, une densification des surfaces de la bande ou planche de mousse. Ces surfaces présentent de ce fait une faculté d'isolation appréciablement moins bonne qu'avant la post-expansion. La pellicule dense de surface , constituée de petites cellules, constitue une couche compacte. La structure cellulaire de la bande ou planche de mousse n'est par conséquent plus homogène sur toute sa section. C'est ce qui est à l'origine des difficultés constatées lors du doublage de la bande ou planche de mousse consécutif à la post-expansion. Il faut en effet alors chauffer une relativement grande surface de matière solide. Un autre inconvénient du procédé connu tient au fait que la couche dense de surface qui prend naissance lors du chauffage aux infra-rouges et qui possède une meilleure conductivité thermique que le reste de la mousse, achemine vers l'intérieur de la bande ou planche de mousse la chaleur recueillie au cours de opération de doublage-exécutée sous l'action combinée de la pression et de la chaleur, ce qui contribue ainsi à l'affaissement des cellules de la mousse. L'adhérence entre la bande ou planche de mousse et ses couches de revêtement est souvent insuffisante au regard des exigences spécifiées. Le procédé connu qui a été rappelé ci-dessus présente encore le sérieux inconvénient. économique de nécessiter un entreposage intermédiaire. Cet entreposage intermédiaire occasionne une solution de continuité dans le déroulement du processus de fabrication de la bande ou planche de mousse doublée, et il requiert un supplément appréciable de travail, une immobilisation non négligeable de machines, et une vaste surface de stockage. La présente invention se donne en conséquence pour but de concevoir un procédé du genre précité, grâce auquel la fabrication de bandes ou de planches de mousse doublées puisse être réalisée à de moindres frais. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait qu'immédiatement après son déroulage à plat, la feuille ou planche de mousse fondue est acheminée à travers un bain d'eau chauffé ou est exposée à l'action de la vapeur d'eau aux fins de post-expansion, et qu'elle est ensuite doublée sur ses deux faces au moyen d'une machine appropriée et en elle-m#me connue. On a constaté, au cours de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, que lors de la post-expansion de la bande ou planche de mousse qui se produit dans le bain d'eau ou en présence de la vapeur d'eau immédiatement après le déroulage à plat, les cellules de mousse ne s'affaissent pas. Cette constatation surprenante stexplique par le fait que la vapeur d'eau du dispositif de post-expansion pénètre avec une telle rapidité dans les cellules de mousse que le vide qui y règne se trouve éliminé et que ces cellules de mousse trouvent ainsi un support lorsque la planche ou bande de mousse atteint la plage des températures de ramollissement. Lorsqu'est atteinte la température de ramollissement, la vapeur d'eau qui a pénétré dans les cellules de mousse se dilate alors en même temps que les traces d'agent moussant encore présentes. On peut ainsi obtenir un plus grand volume d'expansion que dans le cas du procédé classique ci-dessus rappelé.Lors de l'opération subséquente de doublage, la vapeur d'eau qui a pénétré et qui s'est dilatée dans les cellules de mousse leur fournit un appui efficace supplémentaire. Le procédé de l'invention permet ainsi de fabriquer de façon continue des bandes ou planches-de mousse doublées, ceci sans entreposage intermédiaire L'adhérence obtenue entre la planche ou bande de mousse et les couches de revêtement est très forte, du fait que les surfaces de la planche ou de la bande ne sont que très légèrement densifiées. Les zones superficielles de la bande ou planche de mousse possèdent par conséquent toujours une structure cellulaire. n en résulte l'avantage d'une adhérence plus rapide lors de l'opération de doublage, ceci du fait que la surface à réchauffer ne comporte qu'une faible proportion de matière solide . Les crêtes de matière solide sont rapidement portées au point de fusion. Selon une caractéristique avantageuse du procédé de l'invention, la bande ou planche de mousse est tenue parallèlement à ses bords longitudinaux lors de sa traversée du bain d'eau ou de la chambre à vapeur d'eau, et , elle est acheminée à travers ce bain d'eau ou à travers cette chambre à vapeur d'eau en maintenant constant ltécartement dans le sens de la largeur. La largeur et la longueur de la bande ou de la planche sont ainsi maintenues constantes. Seule se produit une expansion désirable dans le sens de 1' épaisseur de la planche ou de la bande. Aucun rétreint ne se produit dans le sens de la largeur. L'invention concerne également un dispositif pour l'exécution du procédé ci-dessus, dispositif dans lequel est disposé directement en aval du poste de déroulage à plat un bain d'eau chauffé ou une chambre à vapeur d'eau comportant des guidages pour la bande ou planche de mousse, et dans lequel en aval de la sortie du bain d'eau ou de la chambre à vapeur d'eau sont disposés deux cylindres de doublage chauffés qui délimitent ensemble une emprise de doublage. Il est avantageux de prévoir entre le bain d'eau ou la chambre à vapeur d'eau et l'emprise de doublage un dispositif de séchage à air chaud. Celui-ci permet d'éliminer l'eau qui adhère encore à la surface de la bande ou de la planche. Afin de pouvoir accroître la température de post-expansion lorsqu'on emploie un bain d'eau, il peut être avantageux d'ajouter à ce bain d'eau des sels additionnels tels par exemple que du chlorure de sodium ou du chlorure de potassium. L'invention sera à présent décrite plus en détail à propos d'un mode d'exécution préférentiel, donné à simple titre d'exemple illustratif, et avec référence à l'unique figure du dessin ci-annexé représentant de façon schématique un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Sur ce dessin, on voit représentée à l'extrémité droite une boudineuse à vis 1 munie d'une tuyère annulaire 2. La mousse de polystyrène extrudée sous forme de gaine par la tuyère annulaire 2 se dilate tout d'abord en une gaine 3 de plus grand diamètre, laquelle est amenée à défiler le long d'une arête froide 4. La gaine 3 est alors fendue par une lame 5 et déroulée en forme de bande ou de planche par l'intermédiaire d'un dispositif de déroulage à plat approprié, constitué dans le cas présent de cylindres 6, 7 et 8. Après avoir traversé les cylindres 7 et 8, la bande ou planche 9 de mousse est introduite aux fins de post-expansion dans un bain d'eau chauffé 11 d'une température supérieure à 800C, et y est guidée par des cylindres de renvoi 12 à 15. Après avoir ensuite traversé deux tuyères d'air chaud 27 et 28, la bande ou planche de mousse 9 post-expansée est introduite dans emprise de doublage de deux cylindres de doublage chauffés 16 et 17. A chacun des cylindres de doublage 16 et 17 est amenée, par l'intermédiaire d'un cylindre chauffant 21 ou 22, une bande de papier 23 ou 24 déroulée d'une couronne de réserve 18, ou 19. Ces bandes de papier 23 et 24 sont réchauffées, à une température supérieure au point de ramollissement de la mousse de polystyrène. Les cylindres de doublage 16 et 17 appliquent sur les deux faces de la bande ou planche 9 de mousse les bandes de papier 23 et 24 respectivement, ceci au niveau de l'emprise de doublage. Les surfaces de la bande ou planche de mousse 9 sont portées au point de fusion et soudent ainsi la mousse avec le papier. La liaison ainsi obtenue est renforcée par passage dans un tunnel réfrigérant 25 disposé en aval. La bande ou planche de mousse doublée 26 est alors délivrée à un dispositif de coupe transversale non représenté sur le dessin. Les sec tions ainsi réalisées sont appropriées à la fabrication d'emballages. Si lton emploie un bain d'eau chauffé aux fins de post-expan sion, et si l'on ajoute à ce bain d'eau un sel additif, il est avantageux de prévoir entre le dispositif de séchage à air chaud et le bain d'eau un bain de rinçage aux fins d'élimination des traces de sel sur la bande ou planche de mousse. Exemple concret de mise en oeuvre Une gaine de mousse de polystyrène est produite au moyen d'une boudineuse à vis possédant un diamètre de vis de 120 mm et une longueur de vis de 38 D. Cette boudineuse comporte une tuyère annulaire de 180 mm de diamètre et de 1,3 mm de largeur de fente. La charge de la boudineuse à vis possède la composition suivante 92,67 ffi en poids de polystyrène; 7,00 % en poids d'hydrocarbure fluoro-chloré; 0,19 ffi en poids de bicarbonate de sodium; et 0,14 ffi en poids d'acide acétique. L'hydrocarbure fluoro-chloré servant d'agent moussant a été préalablement injecté dans la masse de la matière en fusion à l'intérieur de la boudineuse, tandis que les autres constituants ont été approtés sous forme de mélange par 1 'intermédiaire de la trémie de remplissage de cette boudineuse à vis. La température de la mousse à sa sortie de la tuyère annulaire est d'environ 130 OC. La gaine de mousse est alors dilatée dans un rapport 1 : 3,3, et est amenée à défiler sur un dispositif de calibrage réfrigéré. La gaine de mousse est ensuite fendue et déroulée à plat pour constituer une bande ou planche de mousse. Cette bande ou planche de mousse présente, pour une cadence de fabrication de 60 m/min, une épaisseur de 2,1 mm et une densité de 70 g/l. Immédiatement après son déroulage à plat, la bande ou planche de mousse est saisie par deux convoyeurs d'entratnement à channe se dépla çant parallèlement aux bords de la bande ou de la planche, et est guidée à travers un bain d'eau. La température de l'eau atteint 960C. La bande ou planche de mousse subit alors une post-expansion et possède, à la sortie de ce bain d'eau, une épaisseur de 4,4 mm et une densité de 34 g/l. La bande ou planche de mousse post-expansée traverse ensuite un dispositif de séchage à air chaud aux fins d'élimination de l'eau rési duelle de surface, et elle s'engage dans l'emprise de doublage de 3,6 mm d'épaisseur délimitée par deux cylindres de doublage chauffés à une température de 170 C, emprise dans laquelle la bande ou planche de mousse est doublée sur chacune de ses deux faces d'une couche de papier à soude préchauffé. 2 Ce papier à soude possède une densité superficielle de 150 g/m2 et une épaisseur de 0,25 mm. Entre la couche de papier et la bande ou planche de mousse de polystyrène est réalisée une liaison rigide. L'épaisseur totale du sandwich ainsi obtenu atteint 3,9 mm. REYENDICÂTIONS 1. Procédé pour la fabrication de bandes ou de planches doublées de mousse thermoplastique, en particulier de mousse de polystyrène, selon lequel, après avoir été extrudée en forme de gaine à travers une tuyère annulaire, la mousse est pré-expansée et la gaine ainsi obtenue est refroidie, fendue et déroulée à plat, caractérisé par le fait qu1immédiate- ment après le déroulage à plat, la feuille ou planche de mousse fendue est acheminée à travers un bain d'eau chauffé ou est exposée à l'action de la vapeur d'eau aux fins de post-expansion, et qu'elle est ensuite doublée sur ses deux faces au moyen d'une machine appropriée en elle-même connue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bande ou planche de moussa est tenue parallèlement à ses bords longitudinaux lors de la traversée du bain d'eau ou de la chambre à vapeur d'eau, et quelle est guidée à travers ce bain d'eau ou à travers cette chambre à vapeur d'eau en maintenant constant ltespacement dans le sens de la largeur. 3. Dispositif pour l'exécution du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'en aval du poste de déroulage à plat de la gaine (6, 7, 8) est prévu un bain d'eau chauffé (ii) ou une chambre à vapeur d'eau pourvus de moyens de guidage (12, 13, 14, 15) pour la bande ou planche de mousse (9), et qu'en aval de la sortie de ce bain d'eau (il) ou de cette chambre à vapeur d'eau sont disposés deux cylindres de doublage (16, 17) chauffés qui délimitent ensemble une emprise de doublage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'entre le bain d'eau ou la chambre à vapeur d'eau et l'emprise de doublage est interposé un dispositif de séchage à air chaud (27, 28). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le bain d'eau (il) contient des sels additifs.