Brevet FR2333631A1 — publié le 19770701

La présente invention a pour objet un procédé dlobten- tion d'objets conformés en produits cellulaires thermoplastiques. Elle a également pour objet les pièces conformées obtenues par ledit procédé. L'obtention d'objets conformés rectilignes et de section constante même de grande longueur en matière expansée est bien connue : divers procédés dont en particulier l'extrusion permettent d'obtenir de tels objets. il est bien connu, par ailleurs, de former des pièces possédait un axe de symétrie par extrusion puis moulage. Ainsi le brevet japonais 7 308 864 décrit un procédé d'obtention d'articles en matière thermoplastique expansée par extrusion d'une préforme qui est saisie par des moules mobiles se déplaçant sur un convoyeur sans fin dans lesquels s'effectue l'expansion.Le brevet belge 768 168 se rapporte au moulage continu, avec moules à chenille, d'une feuille en rnatiere thermoplastique expansée telle qu'elle est extrudée à partir de matière sous forme de perles et de gaz d'expansion. Ces deux brevets ne nermettent pas d'obtenir des objets de forme allongée et ne présentent pas d'axe de symétrie comme par exemple des doucines courbes. il a été trouvé un procédé permettant d'obtenir par extrusion --pr-essage des objet de forme complexe, pouvant ne pas présenter d'axe de symétrie et qu'il serait difficile d'obtenir par injection, intrusion ou simple moulage. Par extrusion pressage on entend la technique qui consiste à extruder une préforme puis à presser cette préforme dans un moule. Par préforme on désigne la masse de matière plastique Tondue telle qu'elle sort de la filière et qui nl pas encore reçu sa forme définitive dans un moule.Plus précisément l'invention se rapporte à un procédé d'obtention de pie ces conformes en matière thermoplastique expansée caractérisé en ce Qie l'on effectue successivement les opérations suivantes : a on extrude en continu une préforme expansée, b on introduit cette préforme à I' intérieur d un mou- le comportant une matrice et au moins deux poinçons so déplaçant dans des dilections sécantes à l'axe de la préforme convergentes entre elles. c on déplace le premier poinçon qui permet de donner à la prèformo son allure générale, d on déplace le second poincon qui donne par moulage la forme définitive et recomprime au moins partiellement ladite préforme, e on recule les poinçons et on éjecte l'objet obtenu. Comme matière thermoplastique mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention on utilise de préférence des matières moulables expansibles choisies dans la faille constituée nr les polymères de chlorure de vinyle, le polysty:t:Qne et les copolymè- res acrylonitrile-butadiène-styrène, les polyéthylènes haute et basse densité. Par polymères de chlorure de vinyle, on entend tous ses homopolymères, ses copoiyiaères, ses polymères surchlorés ou éventuellement les mélanges de ses homopolymères et ses conoly- mères entre eux ou avec d'autres polymères compatibles, ces derniers mélanges permettant d'améliorer par exemple les propriétés physiques telles que résistance au choc ou le comportement au feu des objets obtenus. lies polymères compatibles sont de préférence choisis dans la famille constituée par polypropylène, polyéthylène, polystyrène, polyuréthanne, copolymère acétate de vinyle-éthylène, copolymères nitrile acrylique-butadiène-styrène. Lorsqu'on met en oeuvre des mélanges de polymères du chlorure de Vinyle avec lesdits autres polymères compatibles, les proportions de polymères du chlorure de vinyle sont comprises en tre 50 et 99 ss en poids du mélange. Dans le cas ou l'on met en oeuvre un copolymère du chlorure de vinyle, celui-ci peut être représenté par un copolymère renfermant au moins 50 % en poids de chlorure de vinyle et au moins un autre monoeaère choisi dans le X groupe formé pal les esters vinyliques, comme l'acétate de vinyle, les acrylates et méthacrylates d'alkyle, les esters fu@eriques, maléiques, chlorofumariques, chloromaléiques, les alkylvinyléthers, le chlorure de vinylidène, la vinylpyridine, l'éthylène, le propylène, le nitrile acrylique, l'alcool vinylique. Le copolymère peut également être représenté par un homopolymère ou copolymère du chlorure de vinyle, greffé notamment par du butadiène et du nitrile acrylique, par du butadiène et du méthacrylate d'alkyle et/ou de l'acrylate d'alkyle, par du butadiène, un acrylate d'alkyle, du styrène et un agent réti culant, tel que le divinylbenzène. les polymères et copolymères du chlorure de vinyle peuvent être obtenus par tous procédés connus : polymérisation en r.rasse, en suspension, en suspension fine (ou microsuspension), ou en émulsion. lies polychlorures de vinyle surchlorés peuvent également être obtenus par tous procédés connus et notamment par le procédé décrit dans le brevet français N 1.439.877 et son addition N 89.193, au nom de la demanderesse. lies matières plastiques peuvent être expansées par différentes méthodes liais on préfère l'emploi d'agents porogè- nes qui sous l'action de la chaleur dans la boudineuse se décomposent en libérant un gaz comme l'azote ou le gaz carbonique. lés composés du type 'tazodicarbonamideff peuvent être utilisés avec succès. Une telle méthode présente l'avantage que la pré- forme expansée est bien homogène et pourra éventuellement être mise en forme et comprimée sans chauffage ultérieur. On utilise habituellement pour 100 parties en poids de polymère de 0,1 à 2 parties d'agent porogène. Il va de soi que les compositions de polymères expansibles peuvent contenir divers adjuvants qui sont couramment utilisés dans les formula- tions de même type comme par exemple : charges - pigments colorants - stabilisaift divers - ignifugeants - renforçateurs chbc - gélifiant - lubrifiant. les autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description si-après avec référence aux dessins en annexe qui montrent respectivement Fig I une vue générale en coupe de ltinstallation Fig 2 une vue de face de la matrice et de l'un des poinçons. Fig 3 une vue en coupe par une plan III III perpeiidicu- laire à la matrice de la matrice et de l'autre poinçon. Fig 4 une vue en coupe par un plan IV IT de la matrice et de l'autre poinçon. Fig 5 une vue de face d'une doucine. rig 6 une section d'une doucine selon un plan VI VI On introduit dans une boudineuse (I) à l'aide d'une trémie (2) la composition à base de polymère thermoplastique habituellement sous forme de poudres ou de granulés.La matière est chauffée à une température telle qu'[elle fonde et que l'agent porogène se décomposant libère un gaz et provoque l'expansion dès la sortie de la boudineuse. Par un dispositif approprié c,é- pendant de la pocition de la boudineuce on eztrude verticalement une préforme très simple (il) telle que jonc ou plaque en matière expansée ayant une densité généralement comprise entre 0,2 et 0,5. Cette préforme est introduite à l'intérieur d'un moule mobile verticalement et en position ouverte (3). Ce moule est constitué par une matrice (4) et au moins deux poinçons se déplaçant dans des directions sécantes à l'axe de la préforme et convergentes entre elles. Le premier poinçon (5) permet de donner à la préforme introduite son allure générale. La température des diverses parties du moule est généralement régulée à l'aide d'une circulation de fluide caloporteur (12)o Selon que la pièce à réaliser présente ou non des déformations symétriques par rapport à un axe perpendiculaire à l'axe de la préforme, le pre@ier poinçon pourra se déplacer dans une direction perpendiculaire à l'axe de la préforme ou dans une direction sécante à cet axe nais présentant un- angle déterminé en fonction de la forme de la pièce à obtenir, par rapport à l'axe de la préforme.Le poinçon est mis en mouvemeut par un vérin (6) et donne à la préforme son allure générale (position représentée en pointillé sur la figure 2). Il faut re marquer que ce poinçon ne ferme pas le moule mais laisse un espa- ce dans lequel le deuxième poinçon (7) sera introduit, mis en mouvement par un vérin (8). le mouvement de ce deuxième poinçon se faft dans une direction sécante à l'axe de la préforme éven- tuellement perpendiculairement à la direction de déplacement du 1 er poinçon.Au cours de ce mouvement le poinçon viens presser la préforme dans l'empreinte taillée dans la matrice (4). Ce poin- çon la forme générale de la pièce à obtenir et peut être muni d'un ou plusieurs éjecteurs (9). Ce mouvement permet de donner la section définitive à la pièce et de plus recomprime la préforme pour obtenir une den sité finale qui est généralement comprise entre 0,4 et 0,9. La recompression de la préforme permet d'ohtenir des pièces régulières ayant un bon aspect de surface mais conservant toutefois les propriétés des pièces expansées comme par exemple la facilité d'usinage ou de pose tel que le clouare tout en con- servant de bonnes propriétés mécaniques. Le système d'éjection (9) de même que le système de couteaux (10) permettant de sectionner la préforme de part et d'autre du moule peuvent être solidaires du deuxième poinçon mais peuvent aussi être fixés sur le premier poinçon ou même sur la matrice. Vin t-el procédé permet d'obtenir des nièces de façon discontinue. Une variante du procédé permettant la fabrication en continu consiste à faire déplacer l'ensemble du moule de haut en bas, le moule étant en position haute et ouverte pour recueil- lir la longueur de préforme nécessaire, la mise en forme, le pressage de la pièce et le refroidissement de la pièce niellée étant effectués pendant la descente du moule. Après éjection de la pièce l'ensemble du moule remoiite à sa position initiale pour recueillir la préforme qui a continué à être extrudé le temps de fabrication de la pièce. Dans le but d'augmenter le rendement de la machine plusieurs moules peuvent aussi être disposés sur un barillet présentant successivement chaque moule ouvert devant la préforme extrudée. Le procédé selon l'invention per'---et de réaliser des pièces de grandes dimensions et de formes complexes avec des presses dotées de forces de fermeture faibles à comparer de celles que requiert l'injection de pièces semblables. si des forces de fermetures de quelques containes de kilos peuvent suffire alors que des forces de plusieurs dizaines de tonnes seraient nécessaires pour l'injection. Un autre avantage réside dans le fait que les pioces ne présentent pas des traces de sou- dure des divers flux de matière fondue que l'on trouve dans les pièces injectées. D'autre part il est facile de régler la densité de l'objet à obtenir en fo'ietioei de la densité de la préforme par ajustage du rapport des volumes de la préforme et du moule. L'exemple suivant illustre un mode de mise en oeuvre de l'invention. l'objet à réaliser est une doucine dent les dimensions de la section ont 8mm et 20 mm et dont la longueur est de 40 cm environ. la forme et la section de cette doucine sont dessinées aux figures 5 et 6. On utilisera une formulation à base de chlorure de polyvinyle (PVC) non plastifié constitué bar 100 parties de PVC, 0,8 partie d'azodicarbonamide et 27 parties de divors adjuvants commercialisée par la société RHONE@POU@ENG INDUSTRIES sous le nom de LUCOCELL PE 3/1. On dispose d'une boudineuse horizontale ayant une vis de 40 mm de diamètre et un rapport longueur sur diamètre de la vis de 20. Cette boudineuse est équipée d'une tête d'équerre et d'une filière à jonc ayant un dia@ètre de 8 mm. Les températures du corps de la boudineuse sont comprises entre 140 et 1 800C. On extrude un jonc qui s'expanse dès la sortie de la filière jusqu'à avoir une donsité moyenne voisine de 0,4. Le moule (4) chauffé à 35 C étant en position haute ouverte et le poinçon (5) étant effacé le jonc descend verticalement. Lorsque son extrémité inférieure dépasse légèrement le moule le vérin (6) pousse horizontalement le poincon (5) qui met le jonc en forme (position finale représentée en pointil- lé sur la figure 2). Le moule est alors complètement ferré : poinçon (7) poussé par le vérin (8) horizontalement ris dans une direction perpendiculaire au sens de déplacement du premier vérin vient presser le jonc dans l'empreinte taillée dans la matrice (4). la force de pressage varie de 100 kg environ en dé- but de fermeture à 700 kg en fin de course. les couteaux (10) sectionnent le jonc de part et d'autre du moule. Le moule fermé descend en position basse pormettant ainsi la descente du jonc extradé pondant le refroidissement de la pièce moulée, opération qui. dure environ 25 secondes A l'ouverture du noule les deux poinçons s'effacent simultanément. La pièce moulée reste solidaire du poinçon (7) et est éjectée en fin d'ouverture du moule grâce aux éjecteurs (9). La pièce s'évacue par gravité. On obtient une doucine courbe ayant le profil et la forme décrits aux figures 4 et 5. La pièce obtenue a une de@sité de 0,8 environ. Sa section est régulière. La su@@ace de la @ièce est lisse. On constate que la recompression de la matière a @@@@ is d'@@tenir une bonne homogénéité dans la masse. La pièce ne @résonte done pa@ de so@@ ayant des propriétés mécaniques in@@rieuros. REVENDICATIONS 1) Procédé d'obtention de pièces conformées en matière thermoplastique expansée caractérisé en ce que l'on effectue successivement les opérations suivantes : a) on extrude en continu une préforme expansée, b) on introduit cette préforme à l'intérieur d'un moule comportant une matrice et au moins deux poinçons se déplaçant dans des directions sécantes à l'axe de la préforme et convergentes entre elles. c) on déplace le premier poinçon qui permet de donner à la préforme son allure générale, d) on déplace le second poinçon qui donne par moulage la forme définitive et recomprime au moins partiellement ladite préforme f e) on recule les poinçons et on éjecte l'objet obtenu. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce oue les deux poinçons se déplacent dans un plan perpendiculaire à l'axe de la préforme et dans ce plan selon deux directions perpendicu- laires. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé on ce que la matière thermoplastique mise en oeuvre est choisie dans la famille constituée par les polymères de chlorure de vinyle, le polystyrène et les copolymères acrylonitrile - - butadiène - sty- rène, les polyéthylènes haute ou basse densité. 4) Objets conformés expansés obtenus par le procédé selon l'une des revendications 1 à 3.