Brevet FR2320818A1 — publié le 19770311

La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour la transformation et le moulage du polystyrène expansé et toute matière expansible par la chaleur. L'industrie de la transformation du polystyrène expansé utilise actuellement une technique bien connue qui consiste à pré-expan ser les billes brutes de polystyrene à l'aide de vapeur dans un premousseur. Ces billes sont ensuite stockées dans un silo reprises du silo pour titre injectées dans un moule monté sur une presse à mouler. Ce moule et la matière première sont chauffés à une certaine température par de la vapeur. Le soudage de ces billes s'effectue ainsi que la polimérisation ; ensuite refroidissement par de l'eau - ouverture du moule et éjection d la pièce moulée, Ceci nécessite l'emploi d'importantes énergies à savoir, de la vapeur, de l'air comprimé, de l'eau froide.Au cours de ce pro cessus, une énorme énergie est dissipée dans le fait de devoir chauffer et refroidir ltenemble tmatiere-moule- contre moule et support du moule" à chaque cycle. Les cycles se renouvellent suivant les caracteristiques de chaque machine, actuellement pour un type de machine 60 fois par heure. Le poids de matière à chauffer et à refroidir à chaque cycle est infime par rapport à la masse que représente le moule, contre moule et support de moule ; par exemple, pour un cycle où l'on moulera 200 grammes de polystyrènes l'ensemble moule pèse 40 Kgs, une uneénergie de chauffage et de refroidissement utilisée pour chauffer cette masse, et qui est éliminée à chaque cycle. Nous dirons qu'à chaque cycle, lténergie nécessaire au chauffage, au soudage, et à la polimerisation du polystyrène est infime au regard de lténergie mise en oeuvre. Elle est de tordre de 1/200 ème. D'autre part, les presses ont un régime lent de production dt au fait des differentes operations à effectuer, qui sont : pré chauffe du moule - pré fermeture - remplissage de billes de polystyrène - fermeture complète - chauffage - temps de polimérisation - refroidissement - ouverture - éjection du produit moule - Ces opèrations s'effectuant l'une après l'autre et à cause des diffèrents raccordements (amenée matière première vapeur - eau - air comprimé) le fonctionnement de ces machines est discontinu, donc lent. La présente invention a justement pour objet un procédé et des dispositifs qui pallient aux inconvénients rappelés ci-dessus. Le procédé, objet de Itinvention, se caractérise, en ce que pour la transformation du polystyrène, seul le polystyrène sera chauffé à, l'intérieur du moule à l'exclusion de toute la masse métal lique ou autre qui l'entoure. Pour ce faire, le procédé, objet de l'invention, se caractérise par I'emalol de moules amagnétiques, à l'intérieur desquels se trouve la matière à expanser. Le système de chauffage se,caracté- rise par l'emploi de micro-ondes ou hyperfréquences, ou inducfions ou systèmes similaires. Dans le procédé, objet de l'invention, les micro-ondes guidées par un système adéquat de réflexions des ondes offrent l'énorme avantage d'employer la totalité de 11 énergie émise uniquement à chauffer la matière premières à l'exclusion du moule, ou contenant. Autrement dit, seul le contenu est chauffé et le contenant absolument pas. On distingue immédiatement l'importance que revIt un tel procédé. L'on chauffe dans la masse mime du produit, ctest-à-dire que l'on obtient une température homogène on mime temps dans tous les points de la masse. Ltinvention permet d'obtenir des rendements inégalés à ce jour, une homogénéité d'un maximum de l'expansion ~ des qualités de produit fini inconnues à ce jour. Le procédé, objet de l'invention, se caractérise aussi par la transformation radicale des systèmes de moulage tant au polit de vue prémoussage, pré-expassion qu'an point de vue conception des moules et des presses. Ce procédé, objet de l'inventio,n, est employé pour la pré-expansion ou prémoussage ; il assure l'homogénéité de cette expansion. Le procédé, objet de l'invention se caractérise aussi par le fait que dans la majorité des cast le prémoussage pourra titre supprimé, l'expansion, le soudage et la polimérisation steffec- tuant en une 'seule opèration. Le procédé, objet de l'invention se caractérise aussi par le fait que pour pouvoir faciliter le chauffage, les billes vierges de polystyrène pourront titre humidifiées ou subir telle enduction (par exemple de la paraffine) avant introduction dans le moule. Cette humidification ou enduction facilitant la montée en température. Le procédé, objet de l'invention se caractérise par la simplification de la construction des moules, car il n'y a plus besoin de chambre de chauffe et de refroidissement. Le procédé objet de l'inventions se caractérise aussi par le fait que le refroidissement est notoirement simplifié ; seul le polystyrène- étant chauffé, son refroidissement, étant donné sa faible char#e-calorifique, pourra s'effectuer avec de l'air et non pas avec de l'eau comme actuellement. Le procédé, objet de Itinventions se caractérise par le fait que les machines à mouler seront extrimement simplifiées, car les sujetions de vapeur, et d'eau de refroidissement n'existent plus. Leurs cadences de production par un système adéquat augmenteront dans de très grandes proportions. Les systèmes mécaniques sont trèssimplifiés ; l'on aura une production continue par opposition au système discontinu actuellement employé. Le procédé, objet de l'invention, se caractérise par le fait que = l'on introduira dans la majeure partie des cas des billes vierges de polystyrène directement dans le moule sans pré-expansion, un système de vide dans le moule étant alors prévu éventuellement pour permettre une expansion en tous points identiques dans le moule, et en mtme temps enlever les gaz dégagés au cours de cette expansion. Le procédé objet de l'invention, se caractérise par lténorme économie qu'fil permet de réaliser pour la transformation du polystyrène et produit de mtme genre par le peu de besoin en énergie: 1/200ème de l'énergie actuellement employée. La baisse du cott des moules - la baisse du cott des machines à mouler au rapport de leurs nouvelles cadences de production. Nous décrirons ci après le principe d'une nouvelle machine à mouler le polystyrène, étant entendu qu'il s'agit là d'un exemple mais que tout autre système peut titre imaginé qui emploierait le procédé ci-dessus décrit ; étant entendu que le procédé objet de l'invention est basé sur le principe que pour réaliser llexpan- sion du polystyrène ou produit similaire, nous chauffons uniquement la matière première à 1'exclusion des moules et masse solide solidaires à l'aide de micro-ondes-ou systèmes similax ss associés ou non à un vide.La matière première étant humidifiée ou enrobée d'une substance adéquate ou non, la machine rotative s'adapte le mieux pour utiliser le procédé objet de l'invention, Le mouvement circulaire se décomposant en 6 postes de chacun 60 degrés; à chaque poste la machine starrtte d'un temps nécessaire à l'opè- ration qui devra s'y effectuer. Le temps d'arrêt sera donc fonction de l'opèration la plus longue. Sur cette machine sont fixés six(6) moules ou 2 fois 6 moules toute extrapolation étant possible. Il est mime possible d'envisager que le mouvement soit continu. tes opèrations suivantes s'effectueront l'une après l'autre : ler poste s Fermeture moule - introduction de la quantite de matière première traitée ou non, nécessaire à la réalisation de la pièce à mouler et vide ou mise en pression du moule. 2ème poste : vibration (si nécessaire) du moule pour répartir a- niformément la matière 3ème poste : chautfage et soudage par système micro-ondes ou autres systèmes similaires. 4ème poste : stabilisation. 5ème poste : refroidissement - ouverture du moule. 6ème poste : Rupture du vide - éjection Si l'on admet que le temps de chauffage et de saudage sera le plus long, par exemple 10 secondes, le cycle complet se fera en 6o secondes, mais nous aurons moulé durant-cette période six (6) fois le contenu dsun moule. Si nous avons des moules à 5 empreintes, cela nous fera une production horaire de 5x6x60 = 1800 pièces heure. Si l'on double ou triple lé nombre de moules, le--débit est multiplié par 2 ou 3. Actuellement les machines à mouler le polystyrène expansé ne peuvent accèder à un tel rythme. En se référant à la planche 1/2 Figures 1 et 2 5 représente le poste fermeture du moule - 12 s introduction de la matière - 13 : vide ou surpression - 6 : poste vibrations 7 et 14 : le poste chauffage et soudage - 8 : poste stabilisation 9 : poste refroidissement et ventilation du moule - 10 s poste éjection - 11- : poste soufflage d'air - 16 : support d'éjection des pièces - 15 : moule en matériau amagnétique. Planche 2/2 - Figures 3 et 4 17 représente 7 pantenne de transmission des micro-ondes - 18 : le système de réflexion des ondes - 19 et 21 : les galets assurant la fermeture du moule - 20 : le panneau de fermeture du moule. REVENDICATIONS i-) Procédé par lequel la transformation du polystyrène expansible ou toute matière similaire steffectue en chauffant uniquement la matière sans chauffer le contenant et les pièces annexes. Les moules étant sous vide ou sous pression. La matière première humidifiée ou non ayant subi une enduction ou non - ceci est réalisé par l'emploi de micro-ondes - hyperfréquences ou induction. 20) Procédé selon revendicatha 1 applicable à la pré expansion. 30) Procédé selon revendication 1 dans lequel est supprimé 11em- ploi de la vapeur pour le moulage et la soudure des billes ainsi que l'emploi dteau pour le refroidissement. 40) Procédé selon revendication 1 et 2 qui simplifie la construction des moules, ceux ci ne nécessitant plus de chambre pour la vapeur et l'eau de refroidissement. 50) Procédé selon revendication 1 caractérisé par l'emploi de moules amagnétiques. 6t) Procédé selon revendication 19 caractérisé par le fait qu'il permet dans la majorité des cas de supprimer la pré expansion et de permettre l'injection de billes vierges de polystyrène expansible afin de réaliser l'expansion et la soudure dans le moule lui-mime en une seule opèration. 70) Procédé selon revendication 6 caractérisé par le fait de vibrer ou non les billes avant soudage pour obtenir une bonne répartition de celles-ci dans le moule. 80) Procédé selon revendication 1 ve 6 permettant de réaliser des machines mouler les matières expansibles d'une manière beaucoup plus simple puisque ntayant plus besoin de chauffage à la vapeur ni de refroidissement à l'eau froide. 90) Procédé selon revendication 1 à 8 permettant de réaliser des machines rotatives pour le moulage de matières expansibles, où les diverses opèrations s1 effectuent les unes après les autres, avec déplacement du moule, ce qui autorise des cadences très élevées de ces machines 100) Procédé selon revendication 1 à 9 permettant de réaliser des machines ayant des contraintes mécaniques beaucoup plus faibles. 11 ) Procédé selon revendications 1 à 10 permettant une meilleure homogénéité de ltexpansiont de meilleures caractéristiques. du produit fini et de meilleurs rendements. 120) Procédé selon revendications i a 11 permettant de réaliser de très importantes économies tant au point de vue construction des machines, que codt des énergies, d'où abaissement très sensible du cott du prix de revient de l'objet moulé.