Brevet FR2570326A1 — publié le 19860321

Procédé de fabrication de blocs de polystyrène expansé et moule pour son application. Pour produire des blocs de polystyrène expansé, on utilise des moules à blocs. Les parois de ces moules, qui sont le plus souvent de forme prismatique ou de forme cylindrique, se présentent sous la forme de chambres de vapeur, qui sont couvertes sur leur face interne de tôles ou plaques perforées'ou fendues laissant passer le gaz (voir figures 1 et 2). Après que l'intérieur du moule a été rempli de polystyrène préexpansé#sous forme de perles et expansible le soudage des perles en un bloc est obtenu par introduction de vapeur sous pression dans les chambres du moule. Pour permets tre le démoulage du bloc fini, certaines parois du moule, par exemple le couvercle (2), une paroi latérale (1) et les portes (5) du moule sont prévues sous une forme telle qu'elles puissent être rabattues. Les chambres de vapeur que comportent les différentes parois du moule sont reliées entre elles par des conduits collecteurs et elles peuvent, par le jeu de valves d'arrêt ou de registres, être désaérées ou être reliées au conduit d'arrivée de vapeur. Les chambres de vapeur de la paroi postérieure (4) et des portes (5) sont reliées de façon permanente à la chambre du fond (3). Un bon soudage des perles jusqu'au centre du bloc n'est alors possible que si, avant le soudage, l'air contenu dans les intervalles compris entre les perles a été éliminé de ces intervalles aussi- complètement que possible. Dans le cas des moules à blocs qui existent actuellement, l'air qui est contenu dans les intervalles compris entre les perles est éliminé de ces intervalles par rinçage à la vapeur, ce qui, toutefois, présente certains inconvénients. Lorsque le moule à blocs est à l'état de repos, les valves à vapeur A, C et E sont fermées et les registres de désaération D sont ouverts (voir figure 1). Pour l'évacuation de l'air, de la vapeur n'est habituellement tout d'abord amenée que par les deux parois latérales 1 du moule, et les chambres de vapeur du couvercle 2 et du fond 3 du moule restent encore ouvertes. A cet effet, la valve à vapeur principale Aestouverte, les valves C et E sont fermées et les registres D sont ouverts. Lorsque ces valves et registres se trouvent dans ces positions, la vapeur s'écoule par les chambres des parois latérales 1 du moule, traverse l'intérieur de celui-ci et le quitte par les chambres du couvercle 2 et du fond 3. En se référant à la figure 2 des dessins ci-annexés, on peut voir quelle est la direction que prend l'écoulement de la vapeur.De cette façon, l'air qui est contenu dans les intervalles compris entre les perles est en majeure partie refoulé par la vapeur et est par conséquent chassé de l'intérieur du moule par lavage. Cette opération de rinçage est habituellement terminée après un certain laps de temps. Ensuite, les registres D sont fermés et les valves C et E sont ouvertes. Lorsque ces registres et valves se trouvent dans ces positions, le moule est chargé de vapeur par les six faces. Etant donné qu'à partir de ce moment la vapeur ne peut s'écouler des chambres du couvercle 2 et du fond 3 et que la deuxième valve à vapeur C (by-pass) est également ouverte, la pression de la vapeur s'élève relativement rapidement dans toutes les chambres et à l'intérieur du moule (choc devvapeur). Lorsqu'une pression de 0,6 à 1,1 bar, selon les propriétés de la matière et son poids spécifique, est atteinte, la valve à vapeur principale A est fermée, de telle sorte que les chambres du moule ne sont plus reliées au conduit d'arrivée de vapeur que par la valve C.Cette valve est ouverte dans une mesure telle que la-pression qui règne dans les chambres du moule reste constante et qu'il ne peut par conséquent passer dans ces chambres qu'une quantité de vapeur complémentaire égale à celle qui est perdue en raison de défauts d'étanchéité et en raison de la condensation. La durée de l'apport de vapeur à pression constante (apport de vapeur complémentaire ou temps d'autoclave) est au maximum d'environ 15 secondes et elle n'est toutefois habituellement que d'environ 2 à 5 secondes, et l'apport de vapeur prend fin après l'écoulement de ce temps. Pendant ce temps, la vapeur se répartit uniformément, ce qui améliore le soudage des perles dans les coins du bloc. A l'expiration du temps d'apport de vapeur, les valves de vapeur C et E sont fermées et les registres D sont ouverts. L'apport de vapeur prend ainsi fin et la position finale des valves et des registres est rétablie. L'allure de la pression de vapeur qui se présente dans les chambres que comportent les parois latérales 1 du moule à blocs est représentée dans le diagramme de la figure 3 des dessins ci-annexés. Au cours de l'apport de vapeur et immédiatement après celuici, il s'établit dans le bloc une surpression qui agit de l'intérieur sur les parois du moule et qui peut être mesurée à l'aide d'appareils convenables. Cette surpression est principalement provoquée par la pression d'expansion du polystyrène, par la vapeur emmagasinée dans le bloc au cours de l'apport de vapeur et, en partie également, par l'agent de gonflement. Le moule ne peut être ouvert, en vue du démoulage du bloc, que lorsque cette surpression s'est réduite dans une mesure suffisante. A cet effet, il faut que le moule reste pendant un certain laps de temps à l'état fermé (temps d'attente). Pendant le temps d'attente dont il vient d'être question, le moule se refroidit au contact de l'air ambiant et la pression qui règne à l'intérieur du bloc se réduit sous l'effet de la condensation et du fait de la sortie de la vapeur emmagasinée et du reste de l'agent de gonflement. En ce qui concerne les moules à blocs de genre classique, le temps d'attente peut, selon la nature de la matière et son poids spécifique, être de 5 à 45 minutes, ce-qui réduit dans une mesure considérable le rendement du moule à blocs. Un autre inconvénient que présente le procédé découle de l'élimination de l'air des intervalles compris entre les perles par. rinçage à la vapeur. En même temps qu'a lieu l'opérationderinçage commencent l'échauffement du polystyrêne et, par conséquent, l'augmentation de volume des perles et le soudage de celles-ci entre elles-. Pour cette raison, l'opération de rinçage doit avoir lieu à grande vitesse, car après le soudage, aucun passage de vapeur n'est plus possible. Etant donné que le soudage commence déjà après environ 10 secondes,l'opération de rinçage doit être terminée avant que ce laps de temps se soit écoulé. Cette condition requise implique la préparation d'une grande quantité de vapeur, qui doit être-compri- mée en un temps court à l'intérieur du moule, ce qui nécessite l'utilisation d'installations de production de vapeur ou de réservoirs relativement onéreux, ainsi que de conduits de grande section transversale et de valves à vapeur à grande section transversale de passage. Dans le cas du procédé qui fait l'objet de la présente invention, les inconvénients dont il vient d'être question sont réduits dans une importante mesure. L'air qui est présent dans les intervalles compris entre les perles de polystyrène est, selon l'invention, aspiré sous l'effet d'une dépression pour être éliminé en partie ou en totalité. Etant donné que l'aspiration de l'air est effectuée avant l'apport de vapeur et, par conséquent, avant l'échauffement du polystyrène, un temps suffisant est à cet effet disponible et il ne se présente aucun risque que le soudage des perles commence déjà avant l'élimination de l'air, comme c'était le cas lors de l'application du procédé connu jusqu'à présent. Du fait que l'on a recours à l'effet d'une dépression, l'opération de rinçage est quasi complètement superflue, ce qui permet de réaliser une importante économie de vapeur. Les moules à blocs qui sont équipés d'un dispositif destiné à produire une dépression peuvent fonctionner pour un même volume de bloc, avec des installations de production de vapeur plus petites et les conduits et valves à vapeur peuvent avoir de plus faibles sections transversales que ce n'était le cas auparavant. L'invention sera mieux comprise grâce à la description detail- lée ci-après et aux dessins annexés dans lesquels - les figures l et 2 représentent respectivement en perspective et en coupe transversale un moule connu pour la fabrication de blocs de polystyrène expansé, et ont déjà été commentées plus haut ; - la figure 3 est un diagramme montrant l'état des différentes, valves et l'évolution de la pression dans les chambres de vapeur du moule des figures l et 2, au cours du processus de moulage - la figure 4 est une vue en perspective d'un moule selon l'invention ; et - la figure 5 est un diagramme analogue à celui de la figure 3 et relatif au moule de la figure 4, montrant en outre l'évolution de la pression à l'intérieur du moule. Les moules à blocs équipés d'un dispositif destiné à produire une dépression sont construits comme les moules à blocs de genre classique, mais ils sont munis de valves à vapeur et de conduits plus petits et à cela s'ajoute la liaison par conduit à l'installation servant à créer la dépression, dans laquelle est montée la valve K servant à créer la dépression (voir figure 4). La production d'un bloc a lieu de la manière qui est indiquée ci-après. Lorsque le moule est à l'état de repos, les valves à vapeur A, C et E, ainsi que la valve K servant à créer la dépression sont fermées et les registres D sont ouverts. Après que l'intérieur du moule a été rempli de polystyrène préexpansé, se présentant en perles et expansible, et après que le moule a été fermé, les registres D sont tout d'abord fermés et la valve E est ouverte. Quand ces tiroirs et cette valve se trouvent dans ces positions, toutes les chambres de vapeur que comporte le moule à blocs sont reliées l'une à l'autre et sont fermées par rapport à l'extérieur.La valve K servant à créer la dépression est alors ouverte, ce qui a pour effet que l'air qui se trouve à l'intérieur du moule, dans les intervalles compris entre les perles de polystyrène, ainsi que l'air qui se trouve dans les chambres de vapeur et dans le système de conduits sont évacués par aspiration. Ces conditions sont avantageusement maintenues pendant un laps de temps d'environ 2 à 5 secondes, afin que l'air soit sarment évacué de tous les points éloignés. Le degré qu'atteint la dépression produite est fonction de la puissance de l'installation utilisée pour créer cette dépression, ainsi que de l'étanchéité du moule à blocs. De bons résultats peuvent déjà être obtenus par production d'une dépression de 50%. Après l'évacuation de l'air, la valve K destinée à produire la dépression est tout d'abord fermée, puis la valve à vapeur principale A est ouverte. De cette manière, de la vapeur est introduite dans l'espace duquel l'air a été évacué, de telle sorte que la pression stélève à nouveau dans cet espace. Dès que cette pression a atteint un niveau égal ou légèrement supérieur à celui de la pression de l'air extérieur (= 0 bar), l'apport de vapeur se produit en principe de la même' façon que lorsqu'il n'est pas produit de dépression Au passage de la pression à zéro. ne succède qu'un temps de rinçage court comparativement à celui quz se présente dans le cas où l'apport de vapeur a lieu sans production de dépression, temps de rinçage qui est nécessaire au réchauffement du polystyrène, des chambres de vapeur et du système de conduite.Les quantités d'air qui se trouvent encore éventuellemnet à l'intérieur du moule à blocs sont de cette façon éliminées de celui. Après la réduction à zéro de la pression qui. régnait à l'intérieur du moule à blocs, le registre E est fermé et les registres D sont ouverts. Comme dans le cas du rinçage sans production de dépression, la vapeur pénètre à l'intérieur du moule en passant par les chambres que comportent les parois latérales 1 et elle en ressort en passant par les chambres que comportent le couvercle 2 et le fond 3 du moule. Comme l'air a déjà, pour une importante partie, été éliminé sous l'effet de la dépression, un temps de rinçage 'd'une durée réduite à peu près de moitié (4 à 6 secondes) est suffisant, ce qui permet de réaliser une importante économie. de vapeur et d'dnergie. Le temps de rinçage prend fin soit après l'écoulement de cette durée, soit après légation de la température. A ce moment, les registres D sont fermés. il est possible et avantageux de réaliser aussi cette opération de rinçage par aspiration avec dépression. Dans ce cas, après l'évacuation de l'air, la valve K et les registres D sont tenus dans la position précédente (K ouverts et D fermés). La valve à vapeur A ou C est ouverte dans une mesure telle que la pression vapeur à l'intérieur du moule est réduite et par cela aussi la température de la vapeur, retardant ainsi l'échauffement et l'expansion des perles pendant l'opération de rinçage. A la fin du temps de rinçage, la valve K (dépression) est ferm#ée. Après le temps de rinçage les deux valves A et C et le registre E sont ouverts, les registres D sont fermés. Ces registres et valves se trouvant dans ces positions, le bloc de polystyrène est chargé de vapeur par les six faces et il se produit alors, dans toutes les chambres de vapeur du moule, une rapide augmentation de la pression, qui atteint une valeur allant jusqu' environ 9,5 à 1,2 har, selon les proprie- tés de la matière du bloc (choc de vapeur). De cette manière, le soudage des perles entre elles se produit. L'augmentation de la pression est contrôlée par un manomètre à contact. Lorsque la pression nécessaire a été atteinte, la valve à vapeur principale A est fermée. L'alimentation en vapeur nta alors plus lieu que par la valve de by-pass C, qui est ouverte dans une mesure telle que la quantité de vapeur amenée corresponde aux pertes de vapeur dues à la conden#sation et aux défauts d'étanchéité et que la pression reste constante dans les chambres de vapeur. Grâce à cet apport de vapeur complémentaire, il est obtenu un bon soudage des perles entre elles jusque dans les coins du bloc. La durée de l'apport de vapeur complémentaire, qui est d'environ 2 à 10 secondes, est limitée par un appareil -à minuterie. A la fin de l'apport de vapeur complémentaire, les valves à vapeur C et E sont fermées et les registres D sont ouverts. La vapeur qui se trouve dans les chambres et dans les conduits se dégage à l'air libre par les registres D et l'apport de vapeur est ainsi terminé. L'allure de la pression dans les chambres de vapeur est rendue par la courbe a dans le diagramme que représente la figure 5 des dessins ci-annexés. Dans le cas où il est utilisé un moule à blocs équipé d'un dispositif servant à produire une dépression, il est possible d'obtenir relativement rapidement un abaissement de la surpression qui règne à l'intérieur du bloc après l'apport de vapeur et, par raccourcissement du temps d'attente, d'augmenter dans une importante mesure le rendement du moule. Après que l'apport de vapeur a pris fin et que la vapeur est sortie des chambres, celles-ci sont à nouveau reliées l'une à l'autre et-sont fermées par rapport à l'extérieur, ce qui est produit par ouverture du registre E et fermeture des registres D. La valve K destinée à produire la dépression est alors encore une fois ouverte et l'air est éliminé par aspiration des chambres et du système de conduits. Etant donné la dépression produite dans les chambres de vapeur, il se présente. une différence relativement grande entre l'intérieur du bloc et les parties externes de celuici, d'où il résulte que la sortie de la vapeur emmagasinée et de l'agent de gonflement a lieu en un temps relativement court, que la surpression qui règne dans le bloc est réduite relativement rapidement et que le temps d'attente nécessaire du bloc dans le moule peut être réduit dans une mesure considérable. L'allure de la pression de la matière du bloc au voisinage des parois du moule est rendue par la courbe b représentée dans le diagramme de la figure 5 des dessins ci-annexés. Cette méthode permettant d'obtenir un raccourcissement du temps d'attente par production d'une dépression est déjà connue. Revendications. 1. Procédé de fabrication de blocs de polystyrène expansé dans des moules à blocs comportant, dans les parois (1-5), des chambres de vapeur, qui sont couvertes sur leur face interne de tôles ou de plaques laissant passer les gaz, ce procédé étant caractérisé en ce que l'air contenu dans les intervalles compris entre les perles de polystyrène, ainsi que l'air contenu dans les chambres de vapeur et dans le système de conduits du mouleàblocs, sont éliminés, en partie ou en totalité, avant et pendant l'apport de vapeur, par production d'une dépression. 2. Moule pour la fabrication de blocs de polystyrène expansé par un procédé suivant la revendication 1.