Brevet FR2338786A1 — publié le 19770819

La présente invention a pour objet un procédé ainsi qu'un dispositif pour la fabrication de bandes ou de planches doublées en mousse thermoplastique, en particulier en mousse de polys tyrène. Selon un procédé connu pour la fabrication de bandes ou de planches doublées en mousse de polystyrène, on fait fondre le granulé de polystyrène dans une extrudeuse et l'on y injecte sous pression élevée un agent moussant. A 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 un mandrin fro-id. 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 compense pendant l'entreposage intermédiaire l'entrée de l'air se produisant par diffusion. Les cellules de mousse acquièrent ainsi une rigidité mécanique suffisante ainsi qu'un appui interne. A 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.- Au cours de l'échauffement qui se produit sous les radiateurs infra-rouges se dilatent l'agent moussant encore présent ainsi que l'air enfermé dans les cellules au cours de l'entreposage intermédiaire. La postexpansion est destinée à accroître l'épaisseur de la bande ou planche de mousse, et par conséquent à en réduire la densité. Le procédé connu présente 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. 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 l'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. La présente invention se donne en conséquence pour but de rendre possible la fabrication de bandes ou de planches de mousse doublées à de moindres frais. L'invention se donne également pour but d'éviter un entreposage intermédiaire lors de la fabrication de telles bandes ou planches de mousse doublées. Un autre but encore que s'assigne la présente invention consiste à obtenir une liaison excellente entre les couches de revêtement rapportées sur la bande ou planche de mousse et cette bande ou planche de mousse. L'invention vise enfin à rendre l'opération de doublage aussi peu dommageable que possible pour la planche ou bande de mousse. Ces buts sont atteints, conformément à la présente invention, grâce à la mise au point d'un procédé qui présente ceci de particulier que la matière synthétique expansible est portée à fusion et est mélangée à un agent moussant au sein d'une extrudeuse, que le mélange ainsi obtenu est extrudé en forme de gaine et que cette gaine extrudée de matière synthétique expansée est soumise à une dilatation et à un refroidissement, que la gaine refrcidie est fendue et déroulée à plat pour former une bande ou une planche, qu'immédiatement ensuite cette bande ou planche est chauffée aux fins de post-expansion par l'intermédiaire d'eau chaude ou de vapeur d'eau, que la bande ou planche post-expansée est doublée sur ses deux faces d'une couche de revêtement, et qu'enfin est effectué un durcissement du sandwich ainsi obtenu. L'invention concerne également un dispositif spécialement conçu pour l'exécution d'un tel procédé. L'invention sera à présent décrite plus en détail à propos d'un mode d'exécution et d'une forme de réalisation préférentiels,donnés à simple titre d'exemples illustratifs, et avec référence aux dessins ciannexés, en lesquels La figure 1 représente schématiquement dh élévation longitudinale la première partie d'un dispositif pour la fabrication de bandes ou de planches en mousse doublées, lesquelles doivent ensuite être découpées en panneaux; Et la figure 2 représente de la même manière la seconde partie du dispositif de la figure I, le raccordement entre ces deux parties s'effectuant au niveau de la ligne en traits mixtes À. Des granulés de polystyrène sont enfournés par l'intermédiaire d'une trémie de chargement 4 dans une extrudeuse à vis 3, au sein de laquelle ils sont portés à fusion et mélangés à un agent moussant qui y est également introduit à travers une buse d'injection 5. L'extrudeuse à vis possède une tuyère de sortie de section annulaire 6. La mousse de polystyrène extrudée qui sort sous la forme d'une gaine de la tuyère annulaire 6 se dilate tout d'abord en une gaine 7 de diamètre supérieur et est amenée à défiler le long d'un mandrin froid 8. La gaine de mousse 7 est alors fendue par une lame 9 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*Z- cylindres ll à 13. Après avoir traversé les cylindres de# déroulage à plat ll à 13, la bande ou planche de mousse 14 est introduite aux fins de post-expansion dans un bain d'eau chauffé 15 à une température de 800C, et y est guidée par des cylindres de renvoi 16 à 19. On a constaté qu'il ne se produit aucun affaissement des cellules de la mousse de matière synthétique lors de la postexpansion de la bande ou planche 14 qui s'effectue dans le bain d'eau 15 ou par exposition à la vapeur d'eau immédiatement après le déroulage à plat. Cet effet à première vue surprenant s'explique par le fait que la vapeur d'eau fournit par le dispositif 15 de post-expansion pénètre avec une telle rapidité dans les cellules de la mousse qu'elle élimine le vide existant dans ces cellules et que celles-ci ont ainsi acquis l'appui qui leur est nécessaire lorsque la bande ou planche 14 de mousse arrive dans la zone de sa température de ramollissement. Lorsqu'est atteinte cette température de ramollissement, la vapeur d'eau qui a pénétré dans les cellules de la mousse se dilate en même temps que l'agent moussant qui y est encore présent.Ainsi peut-on obtenir un volume spécifique de mousse qui est supérieur à celui constaté par application du procédé connu rappelé ci-dessus. A sa sortie du bain d'eau 15, la bande ou planche de mousse 14 est admise dans un dispositif 21 chargé d'aspirer l'eau superficielle. Il serait encore possible de prévoir, aux lieu et place d'un tel dispositif, un dispositif de séchage à air chaud. La bande ou planche de mousse 14 est calibrée latéralement au moyen d'une lame de coupe 22, puis est introduite dans l'emprise de doublage 23 de deux cylindres de doublage chauffés 24 et 25. Les chutes des bandes latérales 26 sont évacuées par l'intermédiaire d'un cylindre 27. Des bandes de papier 33 et 34 sont respectivement amenées à partir de couronnes de réserve 28 et 29 et par l'intermédiaire de cylindres chauffants 31 et 32 aux cylindres de doublage 24 et 25, respectivement. Ces bandes de papier 33 et 34 sont chauffées à une température supérieure au point de ramollissement de la mousse de polystyrène. Elles sont appliquées de part et d'autre par les cylindres de doublage 24 et 25 sur la bande ou planche de mousse 14 au niveau de l'emprise de doublage 23. Les couches superficielles de la bande ou planche de mousse 14 sont portées au voisinage de la fusion et assurent ainsi la liaison entre la mousse et le papier. Lors de cette opération de doublage, la vapeur d'eau qui a pénétré dans les cellules de mousse et qui s'y est dilatée leur fournit un appui supplémentaire efficace. Le sandwich ainsi obtenu traverse ensuite un tunnel réfrigérant 35, 36 qui en assure le durcissement. La bande ou planche de mousse doublée 37 est alors amenée à un dispositif de tronçonnage transversal 38. Les sections ou panneaux 39 débitées par ce dispositif de tronçonnage transversal 38 sont appropriés à la fabrication d'emballages. Ces panneaux de mousse tronçonnés 39 sont alors transportés par des convoyeurs à bandes 41 et 42 à un poste d'empilage 43 où ils se superposent les uns aux autres. Afin d'empêcher un rétreint transversal de la planche ou bande de mousse 14 lors de sa post-expansion, il est recommandé de la maintenir tendue par ses bords longitudinaux lors de la traversée du bain d'eau et de les guider parallèlement Grâce au procédé selon l'invention, il est à présent possible de fabriquer en continu des bandes ou planches de mousse doublées en matière synthétique sans entreposage intermédiaire. La liaison obtenue entre la bande ou planche de mousse et les couches de revêtement est très intime, du fait que la couche superficielle de la mousse n'est que peu compactée. 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% en poids de polystyrène; 7,00% en poids d'hydrocarbure fluoro-chloré; 0,19% en poids de bicarbonate de sodium; 0,14% 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 apportés sous forme de mélange par l'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 1300C. 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/mn, 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'entraîne- ment-à chaîne se déplaçant 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 résiduelle 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 1700C, emprise dans laquelle la bande ou planche de mousse dst doublée sur chacune de ses deux faces d'une couche de papier à soude préchauffé. Ce 2 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. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication de bandes ou de planches doublées en mousse thermoplastique, en particulier en mousse de polystyrène, caractérisé par le fait que la matière synthétique expansible est portée à fusion et est mélange à un agent mous sant au sein d'une extrudeuse, que le mélange ainsi obtenu est extrudé en forme de gaine et que cette gaine extrudée de matière synthétique expansée est soumise à une dilatation et à un re froidissement, que la gaine refroidie est fendue et déroulée à plat pour former une bande ou une planche, qu'immédiatement en suite cette bande ou planche est chauffée aux fins de post-expan sion par l'intermédiaire d'eau chaude ou de vapeur d'eau, que la bande ou planche post-expansée est doublée sur ses deux faces d'une couche de revêtement, et qu'enfin est effectué un durcis- sement du sandwich ainsi obtenu. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bande ou planche de mousse est maintenue tendue parallèlement à elle-même sur ses bords longitudinaux pendant sa post-expansion. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, carac térisé par le fait que l'humidité résiduelle de la planche ou bande de mousse post-expansée est aspirée avant son doublage. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, carac térisé par le fait que la bande ou planche de mousse post-expan sée est découpée le long de ses bords longitudinaux avant son doublage. 5 - Procédé selon la revendication f, caractérisé par le fait que la bande ou planche de mousse post-expansée subit un soufflage d'air chaud avant son doublage. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les couches de revêtement sont chauffées avant doublage à une température supérieure au point de ramollissement de la mousse de matière synthétique. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 5, carac térisé par le fait que sont appliquées sur la bande ou planche de mousse post-expansée des couches de revêtement en papier. 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 7, caractérisé par le fait que la bande ou planche de mousse doublée est découpée en panneaux. 9 - Procédé selon l'ensemble des revendications 1 et 8, caractérisé par le fait que les divers panneaux de bandes ou de planches de mousse doublées sont empilés les uns sur les autres. 10 - Dispositif pour la fabrication de bandes ou de planches doublées en mousse thermoplastique, en particulier en mousse de polystyrène, caractérisé par le fait qu'il comprend une extrudeuse à vis assurant la fusion de la matière synthétique extensible ainsi que son mélange avec un agent moussant, cette extrudeuse comportant une ouverture de sortie annulaire, un mandrin froid coaxial et de dimension supérieure au diamètre de la gaine de matière synthétique expansée qui sort de l'ouverture d'extrusion, un dispositif de coupe monté en aval de ce mandrin froid et destiné à fendre la gaine-de mousse qui défile le long dudit mandrin froid, un dispositif de déroulage à plat qui transforme la gaine de mousse synthétique fendue en une bande ou planche, un -bain d'eau chauffé ou un caisson de vapeur d'eau que traverse directement après son déroulage à plat et aux fins de post-expansion la bande ou planche de mousse, un dispositif de doublage conçu pour appliquer des couches de revêtement sur les deux faces de la planche ou bande de mousse post-expansée, et un tunnel réfrigérant destiné à refroidit et à durcir le sandwich ainsi obtenu. 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le bain d'eau ou le caisson de vapeur d'eau comporte un dispositif de maintien qui saisit la bande ou planche de mousse le long de ses bords longitudinaux. 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le dispositif de maintien est constitué par deux chaînes à crampons sans fin guidées parallèlement l'une à l'autre. 13 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'entre le bain d'eau ou le caisson de vapeur d'eau et le dispositif de doublage est interposé un dispositif d'aspiration pour l'eau résiduelle de surface. 14 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'entre le bain d'eau ou le caisson de vapeur d'eau et le dispositif de doublage est interposé un dispositif de séchage à air chaud. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'en amont du dispositif de doublage est placé un dispositif de coupe longitudinale assurant le découpage des bords longitudinaux de la bande ou planche de mousse. 16 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le dispositif de doublage se compose de deux cylindres de doublage chauffés. 17 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'en amont des cylindres de doublage sont disposés des cylindres chauffants chargés de porter à la température voulue les couches de revêtement à appliquer sur la planche ou bande de mousse. 18 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'en aval du dispositif de doublage est agencé un dispositif de tronçonnage transversal découpant la planche ou bande de mousse doublée en panneaux. 19 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'en aval du dispositif de tronçonnage transversal est installé un dispositif d'empilage chargé de superposer les uns aux autres les panneaux obtenus.