Brevet FR2502542A1 — publié le 19821001

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux procédés d'injection haute pression de polyuré- thanes dans une enveloppe creuse par un orifice prévu dans ladite enveloppe. On connait des injecteurs de polyuréthane permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Le fonctionnement de ces injecteurs comprend généralement deux phases. La pre- mière phase est une phase de coulée, pendant laquelle au moins deux constituants du polyuréthane, un polyol et un isocyanate, sont amenés sous haute pression dans une cham- bre de mélange puis, sous l'effet de la pression, ce mélan- ge s'écoule à travers un alésage vers une sortie, coïncidant éventuellement avec l'orifice d'une enveloppe à remplir. La seconde phase est une phase de recyclage et de nettoyage, pendant laquelle des pistorset/ou des coulisseaux agissent d'une part pour mettre en boucle sur lui-même chacun-des deux circuits d'amenée descomposants, et d'autre part pour racler les parois de l'alésage et de la chambre de mélange, ceci afin de les nettoyer. Cependant pour que ce nettoyage soit réellement efficace il faut que l'usinage des pistons et des alésages soit exé- cuté avec des tolérances très faibles, ___ ce qui rend ces injecteurs très coûteux. De plus, lorsque après injection, on veut obturer l'orifice de l'enveloppe, cette obturation ne peut se faire qu'en une opération diactincte du processus d'injection, ce qui bien évidemment augmente la durée globale du traitement, au dé- triment du rendement, notamment lorsque l'injection fait partie d'un cycle de fabrication. On connaît aussi, dans le cadre du remplissage avec du polyuréthane d'un appui-téte pour automobile, du type comportant une partie en forme de cloche s'ouvrant sur l'ex- térieur, et destinée à recevoir un mécanisme de réglage en hauteur, ainsi qu'un habillage, fixé hermétiquement à la cloche du coté de son ouverture, et entourant celle-ci de façon à définir une enveloppe close, un procédé de coulage de polyuréthane dans lequel on prévoit le long de la paroi de la cloche, à l'intérieur de l'habillage, une cheminée, fixée à la cloche de façon définitive et servant à achemi- ner le polyuréthane de l'extérieur vers l'intérieur de l'enveloppe dans la région du fond de la cloche. Cependant la présence de cette cheminée, rigide et pro- tubérante, nuit notablementau confort, et tout le polyuré- thane que cette cheminée contient encore après le coulage, est perdu. La présente invention vise à pallier ces inconvénients, et à mettre en oeuvre un procédé d'injection de polyuréthane qui puisse être exécuté grâce à un injecteur de tolérances plus grossières, donc mains coOtsux et dans lequel l'obtura- tion de l'orifice d'injection puisse être exécuté.e en mrme temps que la phase de nettoyage et de recyclage du processus d'injection. Un autre but de l'invention est de permettre le coulage de polyuréthane dans l'enveloppe d'un appui-téte, sans le besoin d'une cheminée auxiliaire, maie eneffectuant la cou- lée directement à travers un orifice prévu dans la paroi de la cloche. A cet effet, la présente invention concerne un procédé d'inJection de poiyuréthane du type défini plus haut, carec- térisé par le fait qu'on utilize une t te d'inJection comprennt en outre des moyens pour amener nous le dit piston, avant l'étape dévacuation, un organe de raclage des parois de l'alésage lorsque le piston coulisse vers la sortie de l'alésage et qu'on obture ledit oeifice, après la coulée, par ledit organe de raclege. De façon préférée ces moyens de raclage et d'obturation comprennent une plaquette dont les dimensions sont sensi- blement égales aux dimensions de la section de l'alésage ou plusieurs et de l'orifice, et comportant une/levressouploes'étendant continûment sur son périmètre.. Ainsi Es lèvres, coopé- rant étroitement avec les. parois de l'alésage lors de la descente du piston, assurent un raclage, et donc un nettoyage, efficace, ce qui permet un usinage du piston et de l'alé- sage avec des tolérances moins contraignantes, le piston ne jouant alors plus le riôle de racleur. L'évacuation du polyuréthane restant dans l'alésage après la coulée est évacué dans se totalité. La plaquette peut être par exemple en matière plastique, auquel cas il est commode que la lèvre soit constituéede barbes ou bavures résultant de son moulage lorsque la pla- quette est moulée. Ces barbes peuvent éventuellement tre égalisées. La plaquette peut être amenée sous le piston par une fente prévue dans la tête d'injection à cet effet, et disposée de préférence transversalement à la direction de l'alésage, cet acheminement pouvant être effectué par tout moyen connu. L'obturation peut se faire par exemple en enfonçant la plaquette dans l'orifice par forçage, avec l'aide du pis- ton. Les lèvres servent alors à maintenir la plaquette en place. La présente invention concerne aussi une tête d'injec- teur permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit ci- dessus. De façon avantageuse, le polyuréthane,lors de la coulée décrit une trajectoire en "L", ceci afin que la turbulence et la vitesse de la coulée soient réduites pour ne pas ris- quer d'endommager la partie de l'habillage située dans l'axe de l'orifice, et relativement proche, dans le cas du remplissage d'un appui-tête. La présente invention concerne aussi un appui-tête ayant une structure conforme à la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription suivante d'une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, ainsi que d'une forme de réalisation préférée de l'injecteur de polyuréthane permettant d'exécu- ter le procédé ainsi que d'un exemple de produit obtenu par le procédé, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vus schématique en perspec- tive de la tête d'injecteur et de l'élément à remplir, - la figure 2 représente une vue en coupe de la tête d'injecteur et de l'élément au cours dela phase de coulée, - la figure 3 représente une vue en coupe de l'ensemble représenté à la figure 2, mais au cours de la phase de net- toyage, - la figure 4 représente une vue en coupe d'une partie de l'ensemble de la figure 3 après l'étape d'obturation, - la figure 5 représente une vue en coupe d'un produit obtenu par le procédé selon l'invention, et - la figure 6 représente une vue en coupe, agrandie, d'une partie commune aux figures 3, 4 et 5. L'ensemble représenté à la figure 1 comporte une tête d'injecteur, indiquée globalement par le repère 1, un élé- ment destiné à être rempli de polyuréthane indiqué globa- lement par le repère 2. L'élément représenté est une enve- loppe d'appui-tête pour automobile. L'élément 2 comporte une cloche 21 en matière plastique rigide s'étendant vers l'intérieur de l'enveloppe et sur laquelle est fixé de façon hermétique un habillage 22 en tissu, simili-cuir, mousse ou autre. L'extrémité inférieure de la tête 1 est _ conformée de façon à coopérer étroitement avec les parois intérieures de la cloche 21. cette coopération est mieux représentée sur la figure 2. Sur cette figure 2, le corps 10 de la tète 1 comporte un alésage 11, de section carrée, dont la sortie est desti- née à venir faire face, lorsque l'ensemble est en place, à un orifice 23 prévu dans le fond de la cloche 21, et de section également carrée et de dimensions approximativement égales à celles de la section de l'alésage 11. La tête d'injecteur comprend également un piston 12, mû par un cir- cuit hydraulique et pouvant coulisser dans l'alésage d'un point bas, adjacent à l'orifice 23, à un point haut. Le circuit hydraulique comporte une chambre 13 et deux orifices 14 et 15, la différence de pression de liquide hydraulique entre ces deux orifices déterminant le sens du mouvement du piston 12, ainsi que sa vitesse. La tête 10 comporte en outre un conduit 16 communiquant d'un côté avec l'alésage 11, et de l'autre avec la chambre de mélange d'une tête de mélange 17, non représentée en détail car connue. Indiquons cependant que cette tête de mélange comporte deux conduits d'arrivée sous haute pression 171,172,1'un pour pour le polyol, et l'autre/l'isocyanate qui, mélanges, forment la mousse de polyuréthane. De façon connue, elle comporte aussi un piston de nettoyage de la chambre de mélange, agen- cé d'une part pour boucler sur eux-m mes,lors de la phase de nettoyage chacun des deux circuits haute pression, à des fins de recyclages et d'autre part pour racler les parois de la chambre. 18 De plus la tête d'injecteur comporte une fente/située dans un plan perpendiculaire à la direction de l'alésage, et dont la largeur est au moins égale au côté de la section carrée, ronde ou autre de l'alésage 11. L'utilité de cette fente sera expliquée plus loin, lors de la description de la mise en oeuvre du procédé. Par ailleurs, la position haute du piston 12 est déter- minée de telle façon que celle-ci n'obture pas le conduit 16 d'arrivée du mélange. Le déroulement du procédé selon l'invention est le sui- vant. Comme on l'a dit, le procédé consiste essentiellement en deux phases. La première phase est la phase de coulée. Le piston 12 est alors en position haute et obture la par- tie supérieure de l'alésage 11. Les deux composés du mélange, un polyol et un isocyanate, sont amenés sous haute pression par leurs conduits respectifs 171, 172 dans la chambre de mélange de la tète de mélange17. Il-est préférable que les deux composants soient injectés, de façon connue, l'un contre l'autre, ceci afin d'obtenir un mélange plus homogène. Sous l'effet de cette pression, le mélange obtenu s'écoule à travers l'orifice 16 alors non obturé par le piston 12, puis dans l'alésage 11 vers l'orifice 23 de la cloche 21. De là il pénètre dans l'enveloppe de l'élément 2, définie par la cloche 21 et l'habillage hermétique 22. C'est cette phase du procédé qui est illustrée par la figure 2. On remarque sur cette figure que la trajectoire décrite par le polyuréthane est en forme de "Ln. Ainsi on obtient un flux de coulée amorti et donc une vitesse et une turbulence considérablement réduites au profit de la précision des opé- rations. On comprend bien qu'à des fins d'étanchéité, il faut que la partie inférieure du corps 10 de la tête 1 coopère étroitement avec le fond de la cloche 21, plus particuliè- rement dans la région de l'orifice 23. Cet orifice s'il est situé dans le cas présent, approximativement au milieu de la cloche dans sa longueur, il peut néanmoins se trouver n'importe o à l'intérieur de cette cloche, mais de préfé- rence dans le fond. Lorsqu'une quantité suffisante de polyuréthane a été injectée dans l'élément, alors le piston de nettoyage et de recyclage (non représenté), situé dans la chambre de mélangeest mis en action. Alors chacun des deux circuits haute pression est bou- clé sur lui-même et l'injection est interrompue. L'étape suivante consiste à placer sous le piston 12 avant sa des- cente ou avant qu'il n'atteigne la fente 18, une plaquette en matière plastique 19, que l'on achemine en position trans- versale par rapport à l'alésage, par tout moyen connu. Cette plaquette 19 représentée sur la figure 6 comporte, répartie continûment sur chacun de ses côtés, une lèvre souple 20 on pourrait bien entendu prévoir plusieurs lèvres. La dimension de la plaquette 19 est approximativement égale à celle de la section de-l'alésage 11 et du piston 1,2. Le piston 12 descendant, il entraîne la plaquette 19 le long de l'alésage. Cette étape du procédé selon l'inven- tion est représentée sur la figure 3. A mesure que le piston 12 descend les lèvres 20 de la plaquette 19 raclent les parois de l'alésage 11, et, en môme temps, le polyuréthane qui, après interruption de l'injection, était resté dans l'alésage>est évacué vers l'o- rifice 23 de l'élément 2, pour y pénétrer. Lorsque le piston 12 atteint son point bas (fig. 4), alors la plaquette 19 est poussée dans l'orifce 23 de l'élé- ment 2, qui, comme on l'a dit, est de section approximati- vement égale à celle de l'alésage 11. Les lèvres 20 servent alors à maintenir la plaque 19, qui joue alors le rôle d'un obturateur, en place dans l'orifice 23. Puis le piston 12 remonte à son point haut. Un nouveau cycle de remplissage peut commencer, pour un autre élément à remplir. On a indiqué plus haut que la plaquette 19 est achemi- née sous le piston 12 après la phase de coulée, au début de la phase de nettoyage. Bien entendu, on peut concevoir de placer la plaquette 19 sous le piston 12 avant la phase de coulée, ou même pendant la phase de coulée, à condition bien évidemment de maintenir l'alésage hermétiquement fer- mé dans sa partie supérieure. Comme on l'a dit la plaquette 19 en matière plastique comporte des lèvres 20. Lorsque la plaquette 19 est obtenue, de façon connue, par moulage, elle comporte alors avant ébarbage, des barbes ou bavures latérales. Il est alors particulièrement avantageux de ne pas les ébarber, et éven- tuellement de les égaliser pour obtenir sans autre opération les lèvres 20. Ces lèvres 20 sont assez souples pour, lors du raclage (fig. 3) être en contact intime avec les parois de l'alésage 11, même si celles-ci présentent de légères aspérités. Un autre avantage de l'utilisation de ces plaquettes dans leur fonction de raclage est que, puisque ce n'est plus le piston 12 lui-même qui assure l'évacuation et le nettoyage, son usinage, ainsi que celui de l'alésage 11 peuvent se faire avec une tolérance beaucoup moins faible que pour les injecteurs de type connu, dans lesquels c'est le piston lui-même qui doit assurer une bonne étanchéité avec l'alésage, pour une évacuation et un nettoyage réellement efficaces. Une réduction sensible du coût de ces injecteurs est donc possible. Enfin les pertes de début et de fin d'injection sont totalement éliminées, ceci grâce à la coopération étroite entre entre la tête 1 et la cloche 21, et à l'obturation finale. L'appui-tête obtenu par le procédé selon l'invention, représenté à la figure 5 comporte une enveloppe hermétique constituée de la cloche 21, de l'habillage 22 et de la pla- quette 19, maintenue en place grâce à ses lèvres 20 et, à l'intérieur de mousse de polyuréthane 24. Bien entendu les formes de réalisation et de mise en oeuvre décrites cidessus ne sont pas restrictives, et tout procédé d'injection à deux phases de fonctionnement a comportant une étape d'obturation faisant suite à une éta- pe de raclage, par un élément auxiliaire, ne sort pas du cadre de l'invention. En particulier, les sections de l'alé- sage, du piston et de la plaquette peuvent être quelconques mais sensiblement identiques. On peut notamment modifier les agencements et formes des divers éléments décrits sans c'éloigner de l'invention. Enfin l'invention permet par exemple d'obtenir un ap- pui-tête pour siège d'automobile dans lequel durant le rem- plissage, l'intérieur de la cloche 21 n'a subi aucune al- tération et en particulier aucune opération de nettoyage ou d'évacuation de polyuréthane excédentaire n'eat.nécessai- re. Ceci est important car l'intérieur de cette cloche est destiné ultérieurement à contenir le dispositif de réglage de la hauteur de cet appui-tête par rapport au siège auquel il sera fixé. La présence d'éléments indésirables par suite de l'opération de coulage pourrait alors être gênante. De plus l'invention résoud les problèmes posés par la présence d'une cheminée adjacente à la cloche. Revendications 1. Tête d'injection de polyuréthane du type comprenant un alésage communicant avec la chambre de mélange et compor- tant une extrémité de sortie, et un piston agencé pour coulisser dans ledit alésage et pour en évacuer le polyuré- thane restant à la fin de la coulée, caractériséepar le fait qu'il comprend en outre des moyens pour amener sous ledit piston, avant l'étape d'évacuation, un organe de ra- clage des parois de l'alésage lorsque le piston coulisse vers la sortie de l'alésage. 2. Tête d'injection selon la revendication 1 dans laquelle la trajectoire de la coulée décrit, entre la chambre de mé- lange et la sortie de l'alésage, un "L". 3. Tête d'injection selon l'une des revendications 1 et 2, danslaquelle ledit oJA ane gst upe plaquette dont les dimen- ou lépepement supéri ures sions sont égales/aux dimensions de la section de l'alésage. 4. Tête d'injection selon la revendication 3 dans laquelle ou plusieurs la plaquette comporte une/lèvressouplesde raclage s'étendant continûment sur sa périphérie. 5. T te d'injection selon la revendication 4, dans laquelle les lèvres de la plaquette sont des barbes résultant du mou- lage de celle-ci. 6. Tète d'injection selon l'une des revendications 3 à 5, danslaquelle la plaquette s'étend transversalement à la di- rection de l'alésage. 7. Tête d'injection selon l'une des revendications 3 à 6, danslaquelle la plaquette est acheminée vers l'alésage par une fente prévue à cet effet. 8. Procédé d'injection haute pression de polyuréthane dans une enveloppe creuse par un orifice prévu dans ladite en? veloppe caractérisé par le fait qu'on utilise une tête d'injection selon l'une des revendications 1 à 7 et qu'on obtureledit orifice, après la coulée, par ledit organe de raclage. 9. Procédé selon la revendication a dans lequel on obture l'orifice en enfonçant par forçage ledit organe de raclage à l'aide de piston. 10. Appui-tête du type comprenant un élément en forme de cloche, un habillage imperméable au polyuréthane, fixé de façon hermétique à la cloche du côté de son ouverture et entourant celle-ci pour former une enveloppe close et de la mousse de polyuréthane dans l'enveloppe, caractérisé par le fait qu'il comporte sur la cloche un orifice obturé par une plaquette. 11. Appui-tête selon la revendication 10, dans lequel la plaquette est maintenue fermement dans l'orifice au oven piriph rle. d'au moins une levre souple s'étendant continûment sur sa/ 12. Application du procédé selon l'une des revendications 8 ou 9 à la fabrication d'un appui-tête selon l'une des revendications 10 ou 11.