Brevet FR2467681A1 — publié le 19810430

La présente invention a pour objet un dispositif pour les opérations préalables et/ou finales de transformation en mousse de matières plastiques granulées, telles que le polystyrène granulé pouvant donner un produit moussé, comportant une chambre qui présente au moins un espace à vapeur et un récipient de moussage dans la paroi duquel sont ménagés des orifices d'entrée pour la vapeur et pour la matière plastique. La transformation en produit moussé d'un granulat de matière plastique pouvant donner une mousse, par exemple du polystyrène moussable, est en général effectuée par apport de vapeur saturée; le granulé ayant subi une opération de moussage préalable est introduit dans un moule de moussage où il prend la forme voulue de pièce moulée puis la pièce moulée ainsi obtenue est après démoulage, refroidie et éventuellement soumise à un traitement ultérieur. Egalement pour le moussage, c'est-à-dire pour obtenir le granulat pré-moussé en particules de matière plastique, on utilise très souvent de la vapeur saturée qui est introduite dans le récipient garni de iiatiêre plastique. Dans des dispositifs de moussage connus, la vapeur saturée est produite a l'exté- rieur du dispositif et est amende jusqu'à la chambre par des canalisations. A cette fin, il est nécessaire de prévoir une installation de production de vapeur avec foyer et chau- dière de vapeur. Cette installation est aépar6e du dispositif de moussage. Une telle installation de production de vaqpeur avec les tuyauteries de vapeur nécessaires représente des dépenses d'investissement élevées. Un autre inconvénient réside dans le fait que, malgré l'isolation de la chaudière et des tuyauteries de vapeur, ou constate des pertes de chaleur relativement élovées dans au rayonnement thermique, et il se produit un réchaufferect da l'air ambiant auteur de l'installation de produet@on de vapeur séparée entraînant inévitablement une consomnation d'énergie élevée et une charge thermique aupplémentaire de l'air embiant. C'est donc un but de l'invention de perfectionner un dispositif de moussage du type décrit au début de façon à obtenir une production de vapeur dans le voisinage immédiat du moule de moussage, et à réaliser une économie en ce qui concerne les tuyauteries de vapeur extérieures et les éléments analogues. Ce résultat est obtenu par l'invention avec un dispositif tel que décrit au début grâce au fait que la chambre comporte au moins un élément chauffant pouvant être porté à une température supérieure à 1000 C et une arrivée d'eau dirigée vers l'élément chauffant. L'avantage offert par l'invention est que la production de vapeur s'effectue dans la chambre même, de sorte que la vapeur saturée arrive par le plus court chemin, en passant par l'espace à vapeur, dans le récipient et le moule de moussage. Il devient donc inutile de prévoir des tuyauteries de vapeur extérieures, ce qui permet de réaliser une économie en dépenses d'investissement et d'éviter des pertes de chaleur par les tuyauteries de vapeur. Un autre avantage est qu'il nty a plus à prévoir d'emplacement d'installation supplémentaire pour une installation de production de vapeur extérieure. Le dispositif de moussage selon l'invention avec production de vapeur intégrée forme une unité de construction compacte. La chaleur de production de vapeur au lieu même d'utilisation est utilisée intégralement du fait qu'elle contribue en même temps à chauffer le moule de moussage.On obtient ainsi un rendement élevé. Il n'est pas nécessaire de prévoir des éléments supplémentaires pour le chauffage du moule. On peut réduire à un minimum la perte de chaleur dans l'air ambiant en isolant exclusivement le dispositif de moussage. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de fabrication de mousse selon l'invention, vu en élévation latérale et en coupe, la matière plastique étant introduite dans le moule de moussage; - la figure 2 représente le dispositif de fabrication de mousse représenté à la figure 1 pendant l'opération de moussage; - la figure 3 représente en élévation latérale et en coupe un autre dispositif de moussage selon l'invention, la matière plastique étant introduite dans le moule; - la figure 4 représente le dispositif de fabrication de mousse selon îa figure 3 pendant l'opération de moussage;; - la figure 5 représente en élévation latérale et en coupe un autre dispositif de fabrication de mousse selon l'invention, la matière plastique étant introduite dans le moule; - la figure 6 représente le dispositif de fabrication de mousse selon la figure 5 pendant l'opération de moussage Le dispositif de fabrication de mousse 1 représenté sur les figures 1 et 2 comporte une chambre 2 dans la partie médiane de laquelle est disposé un moule de moussage 3 qui présente dans sa paroi, en haut et en bas, des buses 4. Un injecteur de remplissage 5 traverse une partie de la chambre 2 et débouche dans la paroi supérieure du moule de moussage 3. A proximité de la face intérieure de la paroi de chambre inférieure 6 est disposé un élément chauffant qui se présente sous la forme d'une plaque chauffante électrique 7 équipée d'un câble d'alimentation 8. Sous la paroi de chambre supérieure 9 est disposée une autre plaque chauffante électrique 10 équipée également d'un câble d'alimentation ll Entre la plaque chauffante électrique inférieure 7 et le moule de moussage 3, est ménagé un espace à vapeur 12 et, de la même façon, il existe au-dessus du moule de moussage 3, entre celui-ci et la plaque chauffante électrique supérieure 10, un espace à vapeur 13. Dans chacun des espaces à vapeur 12, 13 est disposée une arrivée d'eau qui se présente sous la forme d'une conduite de pulvérisation d'eau 14, 15, ces conduites s'étendant sensiblement sur la totalité de la longueur des plaques chauffantes électriques 7, 10.Les conduites de pulvérisation d'eau 14, 15 possèdent des orifices de pulvérisation d'eau 16; les ouvertures de pulvérisation de la conduite de pulvérisation d'eau inférieure 14 sont dirigées vers le bas en direction de la plaque chauffante électrique 7 tandis que celles de la conduite de pulvérisation d'eau supérieure 15 sont dirigées vers le haut en direction de la plaque chauffante électrique 10 située audessus. A l'extérieur de la chambre 2, chacune des conduites de pulvérisation d'eau 14, 15 possède une soupape de réglage 17, 18 permettant de régler le débit d'eau. Comme le montre la figure 1, l'injecteur de remplissage 5 introduit la matière plastique 19 dans le moule de moussage 3 préalablement chauffé à environ 850 C. Après que la quantité nécessaire de matière plastique l9 a'été introduite, les soupapes de réglage 17, 18, pour l'entrée de 1'eau dans les conduites de pulvérisation d'eau 14, 15, sont ouvertes. La figure 2 montre comment l'eau 20 sort des orifices de pulvérisation d'eau 16 et est pulvérisée contre les plaques chauffantes électriques 7 et 10. La température super ficielle des plaques chauffantes électriques 7 et 10 peut être fixée entre 1000 et 5000C. Une grande partie de l'eau 20 qui arrive sur les plaques chauffantes électriques 7, 10 est vaporisée immédiatement et il s'établit une pression de vapeur de sorte que la vapeur d'eau 21, passant par les buses 4 de moule de moussage 3 parvient à la matière plastique 19 qui se met à mousser. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on règle dans le temps la pression de moussage de la vapeur d'eau 21 pour la transformation en mousse de la matière plastique 19 en faisant varier la quantité d'eau pulvérisée sur les plaques chauffantes électriques 7, 10. Une autre possibilité consiste à régler la pression de moussage de la vapeur d'eau 21 en fonction de la pression au moyen d'un manomètre à contact. Le dispositif de fabrication de mousse 22, représenté sur les figures 3 et 4, comprend dans la chambre 2, respectivement à une certaine distance de la paroi de chambre inférieure 5 et de la paroi de chambre supérieure 9, deux cloisons de séparation 23, 24, qui ménagent une chambre de combustion inférieure 25 et une chambre de combustion supérieure 26. Les cloisons de séparation 23 et 24 limitent respectivement les espaces à vapeur 12, 13; Dans la chambre de combustion inférieure 25 est disposé un brüleur tubulaire 27 et, dans la chambre de combustion supérieure 26, un deuxième brûleur tubulaire 28.Deux brülcurs tubulaires 27 et 28, qui sont alimentés au gaz ou au fuel, sortent des fla'mmes 29, les flammes 29 du brflleur tubulaire inférieur 27 étant dirigées vers le haut contre la cloison de séparation 23 située au-dessus, tandis que les flammes 29 du brûleur tubulaire supérieur 28 sont dirigées vers le bas, contre la cloison de séparation 24 située en dessous. La distance entre les bradeurs tubulaires 27, 28 et les cloisons de séparation correspondantes 23, 24 est telle que les dards des flammes 29 viennent juste lécher les cloisons de séparation 23, 24 de sorte que la transmission de chaleur s'effectue dans de bonnes conditions. Dans l'espace à vapeur inférieur 12, la conduite de pulvérisation d'eau 14 est disposée juste au-dessus de la cloison de séparation inférieure 23 vers laquelle sont dirigés les orifices de pulvérisation d'eau 16. La conduite de pulvérisation d'eau 15 disposée dans l'espace à vapeur aupérieur 18 se trouve juste au-dessous de la cloison de sépaqration 24, les orifices de pulvérisation d'eau 16 étant dirigés vers le haut en direction de la eleison séparation 24. Dans le dispositif représenté sur l@ figure 3, la matière plastique 19 est également introduite dans le moule à moussage 3 au moyen de l'injecteur de remplissage 5. Le moule à moussage 3 est préalablement chauffé à environ 850C. Après qu'une quantité suffisante de matière plastique 19 a été introduite, les soupapes de réglage 17, 18 des conduites de pulvérisation d'eau 14, 15 sont ouvertes pour introduire l'eau. La figure 4 montre que l'eau 20 est pulvérisée contre les cloisons de séparation 23, 24 qui sont chauffées par les flammes 29. L'eau 20 se vaporise, et, au fur et à mesure que la pression de vapeur augmente, la vapeur d'eau 21 pénètre par les buses 4 dans le moule à moussage 3 de sorte que la matière plastique 19 se transforme en mousse. Dans ce cas également, il est avantageusement prévu de régler la pression de moussage de la vapeur d'eau 21 pour le moussage de la matière plastique 19 en faisant varier la quantité d'eau pulvérisée sur les cloisons de séparation 23, 24 soit au moyen d'une -commande temporisée, soit au moyend > ùne commande par manomètre à contact. Dans le dispositif de moussage représenté sur les figures 5 et 6, la plaque chauffante électrique 7 est disposée à ltextérieur de la chambre 2 à laquelle elle sert de paroi de fond inférieure. Sur cette plaque chauffante électrique 7 elle-même est formé un bac à eau 31 qui est rempli en partie d'eau 20 amenée au moyen d'une soupape de réglage 17. L'espace 32 qui se trouve au-dessus du niveau de l'eau 20 est séparé de l'espace à vapeur 12 qui se trouve au-dessus par une paroi supérieure 33. La paroi supérieure 33 comporte trois soupapes d'admission de vapeur 34 de forme conique. A une certaine distance au-dessus du moule de massage 3 est disposée la plaque chauffante électrique supérieure 10 qui forme cloison de séparation avec l'espace à vapeur supérieur 13. Immédiatement au-dessus se trouve un bac à eau supérieur 35 qui, lui aussi, est rempli en partie d'eau 20 amenée à l'aide de la soupape de réglage 18, et, au-dessus du niveau de l'eau 20, se trouve un espace 36 limité par la paroi de chambre supérieure 9. L'espace 36 est relié à l'espace à vapeur 13 par trois passages de vapeur 37 qui comportent une soupape d'admission de vapeur 38 en forme de disque. A la figure 5, les soupapes d'admission de vapeur 34, 38 sont fermées. Au moyen de l'injecteur de remplissage 5, la matière plastique 19 est introduite dans le moule de moussage 3 préalablement chauffé à 850C. A la figure 6, l'eau 20 qui se trouve dans les bacs à eau 31, 35 a été chauffée à une température telle qu'il se forme dans les espaces 32, 36 de la vapeur d'eau 21 qui, par les soupapes d'avcvmission de vapeur 34, 38 ouvertes, pénètre dans les espaces à vapeur 12, 13 d'où elle passe par les buses 4 dans le moule à moussage 3. De façon particulièrement avantageuse, les soupapes d'admission de vapeur 34, 38 sont commandées soit en fonction du temps, en agissant sur la pression de vapeur, soit en fonction de la pression à l'aide d'un manomètre à contact. Selon un mode de réalisation permettant un fonctionnement particulièrement économique des dispositifs de moussage 1, 22, 30, 1'eau de condensation résultant de la vaporisation est recueillie dans un récipient collecteur et, à sa température élevée d'environ 60 à 800C, est soumise à la vapori satin. De plus, il est particulièrement avantageux d'effectuer le moussage en continu suivant un cycle donné; au cours d'un cycle, la matière plastique 19 est introduite par l'injecteur de remplissage 5, à la suite de quoi s'effectue la transfor- mation en mousse sous l'action de la chaleur; ensuite, la pièce moulée en matériau moussé est sortie du moule et, dans le laps de temps qui s'écoule depuis le moment où la pièce moulée est retirée jusqu'au moment où s'effectue une nouvelle introduction de matière plastique, le moule est réchauffé à l'aide des éléments chauffants prévus. Le moussage s'effe ctue pratiquement à chaleur constante. Selon l'invention, on peut également utiliser des tuyaux chauffants. Ceux-ci peuvent être disposés dans l'espace à vapeur ou bien se trouver dans la paroi même de la chambre. Il va de soi que, pour obtenir un fonctionnement économique, il faut prévoir une isolation thermique appropriée. Avec le procédé décrit, on peut également transformer en mousse des granulés de matière plastique n'ayant pas subi de moussage préalable; dans ce cas, au lieu du moule à moussage, il est prévu un récipient de dimensions appropriées dans lequel est introduite la matière plastique non traitée au préalable. Ce récipient est agencé de telle sorte qu'il ne s'y forme pas une pièce moulée, mais que la matière plastique transformée en mousse puisse en être évacuée ou retirée sous forme de granulés. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour les opérations préalables et/ou finales de transformation en mousse de matières plastiques granulées telles que le polystyrène granulé susceptible d'être transformé en matériau moussé, comportant une chambre qui présente au moins un espace à vapeur et un récipient de moussage dans la paroi duquel sont ménagés des orifices d'entrée pour la vapeur et la matière plastique, caractérisé en ce que la chambre (2) comporte au moins un élément chauffant (7 et 10; 27 et 28), pouvant être porté à une température supérieure à 1Ô00C, et une arrivée d'eau dirigée vers l'élément chauffant. 2. Dispositif de moussage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux éléments chauffants disposés respectivement au-dessous et au-dessus du récipient de moussage (3). 3. Dispositif de moussage selon la revendicatinn 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément chauffant est disposé dans la paroi de la chambre à vapeur (6, 9). 4. Dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 a 3, caractérise en ce qu'il est prévu dans l'espace à vapeur (12, 15) au oins une conduite de pulvérisation d'eau (14, 15) qui comporte des orifices de pulvérisation d'eau (16) dirigés en direction de l'élément chauffant. 5. Dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'élément chauffant se présente sous la forme d'une plaque chauffante électrique (7, 10). 6. Dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément chauffant se présente sous la forme d'un b@dleur tubulaire (27, 22). 7. Dispositif de moussage aslon la @svendécation 6, caractérisé en ce que le brdleur tubulaire (27, 33) est disposé dans une chambre de combustion (25, 26) qui est séparée de l'espace à vapeur (12, 13) par une cloison de séparation (23, 24). 8. Dispositif de moussage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance entre le brûleur tubulaire (27, 28) et la cloison de séparation est sensiblement égale à la longueur de la flamme. 9. Dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 à 4, 7 et 8, caractérisé en ce que la conduite de pulvérisation d'eau (14, 15) avec ses orifices de pulvérisation d'eau (16) est disposée dans le voisinage immédiat de la cloison de séparation (23, 24). 10. Dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce qu'un bac à eau (31, 35) est disposé immédiatement au-dessus de la plaque chauffante électrique (31, 35) et en ce qu'un espace (32, 36) se trouvant au-dessus du niveau de l'eau contenue dans le bac à eau (31, 35) est relié à l'espace à vapeur (12, 13) par au moins une soupape d'admission de vapeur (34, 38). 11. Dispositif de moussage selon la revendication 10, caractérisé en ce que la chambre (2) comporte un bac à eau inférieur (31) et un deuxième bac å eau (35) disposé audessus de la zone de moussage, en ce que la plaque chauffante électrique (7) du bac à eau inférieur (31) est disposée sur la face extérieure de la chambre (2) dont elle forme la paroi de fond, et en ce que la plaque chauffa nte électrique (10) du bac à eau supérieur (25) est disposée dans la chambre (2) où elle forme une cloison intermédiaire limitant l'espace à vapeur (13). 12. Dispositif de moussage selon la revendication 11, caractérisé en ce que le bac à eau inférieur (31) est limité par rapport à l'espace à vapeur (12) par une paroi supérieure (33), en ce que la soupape d'admission de vapeur (34) est disposée dans la paroi supérieure (33) et en ce què la plaque chauffante supérieure (10) est traversée par au moins un passage à vapeur (38) comportant une soupape d'admission de vapeur (38) qui fait saillie dans l'espace (36) qui se trouve au-dessus du niveau d'eau du bac à eau supérieur (35). 13. Dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'une soupape de réglage (17, 18) est disposée à nitrée de la conduite de pulvérisation d'eau (14, 15) et du bac à aau (31, 35). 14. Procédé de mise en oeuvre du dispositif dé moussage selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression de moussage de la vapeur d'eau (21) pour la matière plastique (19) à l'intérieur du moule de moussage (3) est réglée dans le temps en agissant sur la quantité d'eau qui doit être vaporisée. 15. Procédé de mise en oeuvre du dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la pression de moussage de la vapeur d'eau (21) pour la matière plastique (19) à l'intérieur du moule de moussage (3) est réglée en fonction de la pression au moyen d'un manomètre à contact. 16. Procédé de mise en oeuvre du dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que des charges de matière plastique (lj) sont introduites successivement à une cadence déterminée dans le moule de moussage (3) au moyen de l'injecteur de remplissage (5), en ce que l'élément chauffant est arrosé d'eau (20) pour produire la vapeur, en ce que la matière plastique ayant subi une opération préalable de moussage, ou la pièce moulée transformée en produit moussé sont retirées du moule de moussage (3) et en ce que le moule de moussage est réchauffé pendant le laps de temps qui s'écoule depuis l'enlèvement de la matière plastique jusqu'à l'introduction de la quantité de matière plastique suivante. 17. Procédé de mise en oeuvre du dispositif de moussage selon une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'eau de condensation provenant de l'espace à vapeur (12, 13) est recueillie dans un récipient collecteur et est ramenée par l'arrivée d'eau à l'élément chauffant pour y être à nouveau vaporisée.