Brevet FR2500788A1 — publié le 19820903

Procédé et installation pour la fabrication de pièces moulées en matière thermoplastique pouvant donner un produit mousse. L'invention est relative à un procédé de fabrication de pièces moulées en matière thermoplastique pouvant donner un produit mousse, dans lequel la pièce moulée est stabili- sée après l'introduction de la matière plastique dans un moule de moussage et après vaporisation de la pièce moulée dans une chambre de vaporisation, un vide étant appliqué à la pièce moulée préalablement au démoulage de la pièce moulée hors du moule de moussage. L'invention fournit aussi une installation pour mettre en oeuvre ce procédé et qui comprend une chambre de vaporisation munie d'un moule de moussage qui est logé à l'intérieur de la chambre de vaporisation, qui divise la chambre de vaporisation en deux chambres de chauf- fage et qui présente les ouvertures d'entrée pour l'agent de vaporisation et la matière plastique. La Demande de Brevet allemand NO 15 04 360 décrit un procédé dans lequel de l'eau froide est amenée pour le refroidisse- ment au cours de la phase de stabilisation, le vide étant ensuite appliqué. Après le refroidissement de la pièce moulée par l'eau froide, la pièce moulée est éjectée au moyen du vide. Dans un procédé du même type (Demande de Brevet allemand NI 29 11120), de l'air sous pression est introduit en tant qu'agent de stabilisation après le moussage de la pièce moulée, pour rendre la structure cellulaire de la pièce - moulée perméable aux agents soufflants et moussants inclus. La pièce moulée acquiert cependant ainsi une surface externe plus rugueuse que lors d'une stabilisation avec de l'eau. Pour le lissage de la surface externe, on applique donc un vide à la fin de la phase de stabilisation, grace auquel se tasse la structure de la pièce moulée. L'agent de stabilisation utilisé pour le refroidissement (eau froide ou air comprimé) entraîne pour son amenée non seulement la nécessité de prévoir des étapes de procédé consommatrices de travail et de temps, mais nécessite aussi une structure matérielle spéciale de l'installation servant à mettre en oeuvre le procédé. En outre, l'application du vide est nécessaire en tant que mesure supplémentaire du procédé, pour éviter les inconvénients provoqués par l'agent de stabilisation. En dépit de cesmesures compliquées, il n'est pas possible d'empêcher un moussage ultérieur de la pièce moulée, car l'agent moussant présent dans la pièce moulée ne peut pas être refroidi suffisamment vite, ou en- core la pièce moulée a une telle structure cellulaire que l'agent moussant ne peut se dégager que lentement. Le but de l'invention est de fournir un procédé de ce type grâce auquel tout moussage ultérieur puisse être évité par retrait soudain de l'agent moussant. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce au fait que la pièce moulée est exclusivement stabilisée grâce au fait qu'immédiatement après le moussage, sans apport d'un agent de stabilisation tel que de l'eau, de l'air ou analogue, le vide est appliqué et l'agent moussant se trouvant dans le moule de moussage est extrait. Dans le procédé selon l'invention, on se passe donc de l'uti- lisation d'un agent de stabilisation particulier, tel que de l'eau ou de l'air, pour le refroidissement de la pièce moulée après moussage, et au lieu de cela on applique le vide immédiatement après la vaporisation. Lors de l'appli- cation du vide, il se forme une forte succion soudaine qui entraIne brusquement tout l'agent moussant ainsi que la vapeur présente, de sorte que la pièce moulée est rapidement refroidie et que de ce fait un moussage ultérieur est effi- cacement empêché. Grace au procédé selon l'invention, la pièce moulée acquiert une surface extérieure lisse, telle que celle qui était seulement présentée jusqu'à maintenant par des pièces moulées refroidies à l'eau, sans que des mesures supplémentaires soient nécessaires. La surface exté- rieure de la pièce moulée peut encore être lissée supplémen- tairement en injectant de l'eau dans la vapeur d'eau au cours de la vaporisation. Ainsi, a lieu un refroidissement qui conduit à une plus forte humidité et donc à une meilleure soudure des corpuscules granulaires de matière plastique. Dans le procédé selon l'invention, il n'est nécessaire de prévoir ni agent de stabilisation ni mesure particulière pour l'amener et le retirer, de sorte que le procédé selon l'invention peut être conduit de façon beaucoup plus simple et à meilleur compte en réalisant des économies de matériel, de travail et de temps. Etant donné que l'on n'utilise pas d'eau pour le refroidissement, le moule et la pièce moulée, lorsque cette dernière en est retirée, sont presque débarras- sés de toute humidité, de sorte qu'un séchage ultérieur peut être largement économisé. Enfin, la rentabilité est encore améliorée du fait que la température de service pendant la mise sous vide se maintient sensiblement, si bien que le moule n'a pas à être chauffé à nouveau pour le processus de moussage suivant. Une forme de réalisation de l'invention sera maintenant dé- crite, à titre d'exemple, en liaison avec la figure unique du dessin annexé qui représente en coupe une installation de mous- sage propre à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. L'installation de moussage 1 comprend une chambre de vapori- sation 2 dans la partie médiane de laquelle est disposé un moule de moussage 3 à parois de moule supérieur 32 et infé- rieur 32', de sorte que la chambre de vaporisation est divi- sée en une chambre de chauffage supérieure 2' et une chambre de chauffage inférieure 2". Un injecteur de remplissage 5 traverse la chambre de chauffage supérieure 2' et débouche dans une ouverture d'amenée 31 de la paroi supérieure 32 du moule de moussage 3. Dans les parois supérieure et infé- rieure 32 et 32' du moule de moussage sont disposées deux ou plusieurs ouvertures de buse 4 réparties régulièrement de part et d'autre de l'injecteur de remplissage 5. Dans les parois latérales 6 et 7 et dans le fond 8 de la chambre 2, sont ménagées respectivement deux ouvertures 9, 10 et 11. Les ouvertures 9 de la paroi latérale droite de la cham- bre sont des ouvertures d'accès dans lesquelles débouchent des conduits 12 d'amenée de vapeur. Deux soupapes à piston 13 et 14 ouvertes sont placées l'une derrière l'autre dans le conduit d'amenée 19, dans le sens Z de l'amenée de la vapeur, soupapes grace auxquelles l'amenée de vapeur peut être commandée à partir d'un récipient (non représenté) de vapeur saturée se trouvant en dehors de l'installation; la soupape arrière 14 est dans ce but reliée à une soupape de commande 15. Dans la paroi latérale gauche 7 sont prévues deux ouvertures 10 d'échappement qui débouchent, de manière comparable aux ouvertures d'accès 9, respectivement dans l'une des chambres de chauffage 2' et 2". Les ouvertures d'échappement 10 sont reliées à des soupapes à piston 16 ouvertes pour le drainage de la chambre, par lesquelles le condensat peut être évacué dans des conduits de rejet d'eau non représentés. Les deux autres ouvertures 11 dans le fond 8 de chambre sont reliées à des soupapes de commande 17 ouvertes pour le dégazage de la chambre. Les conduits 12 sont reliés à une installation de mise sous vide par un conduit de soupape 21, cette installation comprenant une pompe à vide 22, une soupape à piston 29 ouverte, disposée derrière la pompe dans le sens A de l'aspiration, un sépara- teur à cyclone 27 présentant une soupape d'évacuation 28 pour le condensat, un robinet 25 ou soupape de limitation du vide pour le réglage du vide, un manomètre 26 et un voyant 23 fai- sant office d'élément de contrôle. Le procédé selon l'invention peut aussi être conduit avec une chambre de vaporisation à laquelle est fournie non pas de la vapeur mais de l'eau. Dans ce cas, sont respectivement disposés, à proximité de la face interne des parois de cham- bre supérieure et inférieure, des éléments de chauffage ayant la forme d'une plaque de chauffage électrique, et entre cha- que plaque de chauffage et la paroi de chambre en vis-à-vis est disposé un conduit de vaporisation d'eau dont les ouver- tures sont dirigées vers la plaque de chauffage. La quantité nécessaire de matière plastique est amenée dans le moule de moussage 3 chauffé préalablement à une tempéra- ture d'environ 85 à 1000C, par l'injecteur de remplissage 5. Le moule de moussage, dans l'installation 1 représentée, est préchauffé et maintenu en température par introduction de vapeur d'eau par les ouvertures 9. Dans une chambre à élé- ments de chauffage et conduits de pulvérisation d'eau, le pré- chauffage et le maintien en température se font par intro- duction d'eau dans les conduits de vaporisation et ensuite vaporisation et maintien en température grâce aux plaques chauffantes. Pour l'introduction de vapeur dans les chambres de chauffaqe 2' et 2", les soupapes 13 et 14 du conduit 19 d'amenée de vapeur sont ouvertes, alors que la soupape de commande 29 de l'installation de mise sous vide est fermée. Une soupape 18 d'air comprimé d'un conduit 30 à air comprimé est en méme temps fermée, ce conduit étant également relié aux con- duits 12 pour l'éjection de la pièce moulée. Après que la vapeur ainsi amenée ait été introduite dans le moule de moussage 3 par les ouvertures de buse 4, la matière plastique, comme par exemple du polystyrène, se trouvant à l'intérieur du moule de moussage, mousse. De l'eau peut être injectée dans la vapeur saturée pour le refroidissement et pour une meilleure soudure de la matière plastique granulaire, la pièce moulée obtenant ainsi une structure superficielle lisse. A la fin de ce processus de moussage, un vide est appliqué dans la chambre de vaporisation 2 à la pièce moulée 20 grâce aux ouvertures à buse 4. Le vide est produit immédiatement après la phase de vapori- sation; il peut dans ce cas être utile d'ouvrir la soupape 16 sur la paroi latérale gauche 7 de la chambre, pendant quelques secondes, avantageusement environ 2 secondes, de sorte que la surpression disparaît. L'eau condensée s'échappe ainsi de la chambre 2 vers les conduits de rejet. Le vide est produit du fait que la soupape de pression 18 et la soupape 13 du conduit 19 de vapeur sont fermées et que la soupape de commande 29 de l'installation de mise sous vide est ouverte. Lors de la mise sous vide, on atteint avan- tageusement une dépression de 0,5 à 0,8 bar. A l'instant o le vide est appliqué, l'agent moussant, par exemple du bu- tane, du pentane ou analogue, contenu dans la pièce moulée , est évacué soudainement et complètement de la chambre 2 par les ouvertures de buse 4, grâce à la succion se produi- sant alors.,La pièce moulée 20 ne peut ainsi plus mousser ultérieurement, ce qui permet d'atteindre en fabrication de hautes précisions dimensionnelles. La vapeur d'eau présente est aspirée par la pompe à vide 22 en même temps que l'agent moussant. La pièce moulée 20 est ainsi refroidie, comme lors de l'utilisation d'un agent de stabilisation au cours de la phase de stabilisation du procédé connu. Afin d'empêcher que de l'eau parvienne à la pompe lors de la mise sous vide et que celle-ci en soit endommagée, le condensat présent est éliminé par le séparateur à cyclone 27 et la soupape d'éva- cuation 28, la soupape arrière de commande 24 et la soupape 29 étant fermées. Grâce au voyant 23, on contrôle si tout le condensat a été piégé par le séparateur à cyclone 27. La qua- lité de la pièce moulée est d'autant meilleure que la dépres- sion dans la chambre de vaporisation 2 est élevée. A la fin de cette étape du procédé, la soupape 29 est à nouveau fermée et la soupape de pression 18 est ouverte, de sorte que de l'air comprimé est introduit dans la chambre 2 par le conduit d'air comprimé 30 et les conduits 12. L'une des moitiés de moule est ainsi éloignée de la pièce moulée 20. De l'air comprimé est soufflé sur la pièce moulée 20 par les ouvertures à buse 4, la pièce moulée étant tout d'abord extraite de l'autre moitié de moule puis éjectée. Le démoulage et l'enlèvement de la pièce moulée peuvent aussi être obtenus grace au fait que des conduits d'air com- primé débouchent directement dans le moule de moussage, ces conduits étant isolés par rapport aux chambres de chauffage de la chambre de vaporisation et étant reliées à l'ouverture d'admission correspondante par une soupape s'ouvrant en direction du moule de moussage, ouverture qui est à son tour isolée par rapport à la chambre de chauffage. Dans une telle forme de réalisation (non représentée) de la chambre, on obtient que de l'humidité résiduelle éventuellement pré- sente ne soit pas entratnée par l'air comprimé, de sorte que le moule de moussage et la pièce moulée restent secs. Revendications. 1. Procédé de fabrication de pièces moulées en matière thermoplastique pouvant donner un produit mousse, dans lequel la pièce moulée est stabilisée après l'amenée de la matière plastique dans un moule de moussage et après vaporisation de la pièce moulée dans une chambre de vapori- sation, un vide étant appliqué à la pièce moulée préalable- ment au démoulage de la pièce moulée hors du moule de mous- sage, caractérisé en ce que la pièce moulée (20) est stabi- lisée exclusivement par le fait qu'immédiatement après le moussage, sans apport d'un agent de stabilisation tel que de l'eau, de l'air ou analogue, le vide est appliqué et l'agent moussant se trouvant dans le moule de moussage (3) est extrait. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de l'eau est injectée dans la vapeur au cours de la vapo- risation. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la surpression dans la chambre de vaporisation (2) est supprimée brièvement avant l'applica- tion du vide. 4. Installation de moussage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une chambre de vaporisation à l'intérieur de laquelle est disposé un moule de moussage qui divise la chambre de vapo- risation en deux chambres de chauffage, le moule présentant des ouvertures d'accès pour l'agent de vaporisation et la matière plastique, caractérisée en ce que, dans les ouver- tures d'accès (9) pour l'agent de vaporisation, débouchent des conduits (12) qui sont reliés à un conduit de vapeur (19), à un conduit (30) d'air comprimé pour le démoulage et l'éjec- tion des pièces moulées et -an conduit (21) à vide disposé entre eux. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une soupape (15) de commande reliée à un régulateur de pression (14) est prévue dans le conduit (19) d'amenée de vapeur. 6. Installation selon la revendication 4 ou la revendication , caractérisée en ce que, au conduit sous vide (21) d'une pompe à vide (22) d'une installation à vide sont reliés l'un derrière l'autre, dans le sens d'aspiration A, les composants d'installation suivants: une soupape antérieure de commande (29), un séparateur à cyclone (27) à soupape d'évacuation (28) pour le condensat, un robinet (25) pour le réglage du vide, une soupape arrière de commande (24) ou une soupape de limitation du vide et un élément de contrôle (23) disposé en amont de la pompe à vide, avantageusement un voyant. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la chambre de vaporisation (2) présente, sur sa paroi latérale (7) qui est en vis-à-vis de la paroi latérale (6) présentant les ouvertures d'accès (9) pour la vapeur, au moins deux ouvertures (10) d'échappement de vapeur débouchant dans chaque chambre de chauffage, et en ce que les ouvertures (10) d'échappement de vapeur peuvent être ouvertes ou fermées grace à des soupapes de commande (16). 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le conduit (30) d'amenée d'air comprimé comprend une soupape de commande (18) pour le démou- lage et l'éjection de la pièce moulée.