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Perfectionnements au mpulage de pièces en mousse plastique à gaine plastique*.
La présente invention concerne des perfectionne monte aux procédés de moulage de pièces en mousse plastique munie d'une pellicule, ou peau, en matière plastique thermodurcis sable faisant corps avec elle.
On connaît des procédés pour la fabrication de telles pièces,selon lesquels on rocou. vre la surface intérieure du moule, destinée au* moulage de la pièce mousse, d'une couche liquide ou pâteuse de matière plas tique non moussante, on traite cette couche de façon 4 la fixer ou stabiliser, puis, dans le moule ainsi recouvert de la polo licule non moussante, on verse le liquide destiné à constituer
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le corps en mousse plastique proprement dit, de façon à obte- nir un corps en mousse recouvert d'une pellioule rigide ou souple adhérent à la mousse sous-jacente ces procéda connus ne donnent pas satisfaction pour des raisons qui tiennent aux modalités et moyens de mise en oeuvre,
On ne peut obtenir des résultats vraiment indus- triels qu'en combinant toutes les ressources les plus récen- tes de la onimie et de la technologie et, par dessus tout, en combinant à cet ensemble de ressources des moyens qui appor- tent la solution quasi-automatique du problème thermique.
On pourra donc utiliser, selon l'invention, une résine thermoduroissable à base de caoutchouc naturel, syn- thétique, oyolisé, oompoundé, ou à base de phénol formol, urée-formol, mélamine glyoérophtalique époxyde, polyester, polyéther et notamment une résine élactomère de polyuréthane
On pourra paiement utiliser comme liquide géné rateur de la peau, un liquide comprenant des composée ou réac tifs accélérateurs les plus rapides accompagnes des produits convenables, tels que solvants, plastifiants, agents thixo.- tropiques.
On pourra aussi employer des moyens d'application du liquide sur le moule tels que soient utilisables les liqui- des générateurs de peau les plus rapides, tels que tête mélan- geuse, pistolet à double jet, machine doseuse à dosage cons- tant. On pourra également rendre la réaction encore plus rapi- de en chauffant les constituants et/ou l'air de pulvérisation,
L'emploi conjugué des moyens ci-dessus exige que' la surface utile du moule, sur laquelle est appliqué ledit li- quide générateur de mousse, soit, pendit tout le cycle de tra- vail, à une température conforme à un programme bien déterminé,
que les écarts inévitables entre la température réelle et la température idéale aient le moins d'influence possible et que la quantité de calories apportées par le moule aux instants les plus critiquée soient judicieusement dosée.
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On va définir ci-après un p:t'ograml1:o idéal de va- riation de la température de la surface utile du moule,
Au moment de l'application du liquide générateur ! de peau sur la surface intérieure du moule, la température de
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cette paroi devra ttre de l'ordre de 80 à 100"C par exemple, i 0, 8ot...h-d:Lre assez élevée, de façon à provoquer l'évaporation i des solvants aussi vite que possible et à faire monter aussi rapidement que possible la température de la peau, donc à
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réduire le temps de fixation de cette peau, mais en ititoie temps pas trop élevée pour éviter les risques d'ébullition et .de oaléfaotîon, ainsi que les risques de réaction trop brutale et hétérogène dans l'épaisseur de la couche.
Aussitôt après l'application du liquide sur la surface intérieure du moule, la température de cette surface devra remonter jusqu'à 100 - 1200 pour assurer la fixation de la peau,
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Lors du dépfit du liquide générateur de la mousse Il sur la paroi intérieure du moule, il faut que la température de la paroi ne dépasse pas une valeur critique dépendant de
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la nature du liquide moussant, par exemple de 40 4 50C pour les mousses aux prIJolYR1res et de 50 è. 70 C pour certaines mousses "one-shot", cette température ne devant remonter qu'après développement de la mousse. la remontée en tempéra-. ture doit avoir lieu alors assez vite et, de préférence, pa
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rallbleroent à l'élévation spontanée de la température au ;
. coeur de la mousse, due à la réaction exothermique, de façon à éviter les échangea thermiques entre la périphérie de la pièce et le moule.
On voit donc qu'il est souhaitable que la tempe- ' rature de la paroi intérieure du moule, et de la peau qui y est appliquée, remonte par apport de calories venant de la
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masse m6me du moule, suivant la courbe mtme d'échauffemant spontanée au coeur de la mousse qui s'élève d'environ 20 C à 100<* ou 120 0 par exemple et mme davantage. Cette courbe s'élève d'abord lentement, dès le développement de la nouons,.
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puis plus rudement poux atteindre lentement la température maximale .
Si l'on cherche à réaliser le programme idéal de température de la paroi intérieure du moule en utilisent an moule bon conducteur de la chaleur, en principe métallique, et de faible capacité calorifique, donc mince, il faut évidem. ment faire évoluer toute l'épaisseur du moulu colon le pro. gramme thermique voulu.
11 faut agir à cet effet, par chauf fage et refroidissement, au moyen d'un apport de chaleur d'in tensité variant elle-même selon un programme correspondant, et ce, non seulement pendant les temps de fixation de la peau et de cuisson de la peau et de la mousse, mais encore pendant le temps d'application du liquide générateur de peau, les temps de refroidissement avant, pendant et après dépôt du li quide moussant.
Or le moule doit subir des déplacement pendant tout le cycle de fabrication. S'il est possible de programmer thermiquement la chaîne de travail pendit les temps longs du cycle, il est industriellement impossible de fournir les ca lories ou frigories nécessaires pendant les temps courts, ou du moins cela exigerait des moules à circulation de fluide et un système de régulation asservissant au programme un ou plusieurs points du moule et il y aurait des différences de température entre les différents pointe du moule mince.
De plus, comme on le verra plus loin, la température et les ap- ports thermiques doivent tre adaptés, à le suivre de près, au dépôt du liquide générateur de peau qui sera lui-mêmes tri- butaire d'un opérateur, et auoun système de régulation ou d'as- servissement ne veut réagir assez vite, Si, en plus, on tient compte du grand nombre de moules nécssaires à une fabrication en série, ce système est pratiquement inutilisable.
Bien entendu, l'emploi d'un moule épais ne fait que compliquer le problème en multipliant le nombre de oalo-
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rien ou de frigorieo à fournir, La présente invention vine à remédier aux dit!!- cultée ci-dessus, et, à cet effet, elle prévoit pour le mou- lange, selon le procédé indiqué ci-dessus, de pièces en mous- as plastique à peau plastique thermoduroiasable, par exemple de pièces en mousse de polyuréthane à peau en élastoraore de polyuréthanip d'utiliser un moule dont au moins la partie en contact aveo la peau est en une matière z, conductibilité their- mique faible, o'est-à-dire inférieure à ,,10- oal/om.s, C, de préférence comprise entre 14"4' et , .0"'' oal/om.s.oc, et de ohaleur spécifique, rapportée au volume, appréciable, #* c'eat-a-dire supérieure à 0,1 cal/om3,
Comme on le verra par l'exemple donné oi-après, l'utilisation d'un tel moule, de conductibilité thermique d'un ordre de grandeur cent fois plus faible que celle des moules
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en aoier, permet de réaliser automatiquement un programme their- mique prédéterminé et de minimiser l'influence à des écarts instables entre le programme idéal et le programme réel.
D'autre part, pendant les quelques dizaines de secondes critiques d'application de la peau, il importe, non
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seulement, d'éviter la caléfaction et le bullage mais encore d'éviter, surtout pendant les premières secondes, un apport trop brutal de calories qui donnerait une température trop dif-
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férente entre les deux faces de la peau, la oonduotlbllité - thermique faible du moule réalise automatiquement le dosage.
Enfin on voit qu'avec cette sorte de moule, c'est l'arrivée du liquide sur le moule qui détermine automatique- ment et instantanément l'adaptation thermique voulue et on
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comprend qu'auoun système de régulation sur un moule métallo- que ne pourra donner cette adaptation instantanée. parmi les matériaux à faible conductibilité ther-
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mique, on peut choisir une résine, c'eat-a-diro un caoutchouc nu une matière plastique, et notamment une matière plastique
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souple, ou 'lnstomor., telle qu'un élastomere de pol1ur.than. ou do ailioone.
L'emploi d'un moule en matière souple offre, en
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plus des avantagea visdo ci-dessus, ceux de permettre un d4 moulage facile , du fait de leur aptitude à la déformation qui provoque le décollement successif de toutes leurs parti'..
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L'emploi dt4laetombres de silicone évite l'adhérence de la peau polymérisée sans exiger l'emploi d'un produit de d6mau- lage quelconque qui risquerait de ce mélanger au liquide &4c'", rateur de peau lors de l'application, laisserait des traces sur le moule et sur la pièce, altérerait l'aspect du produit et exigerait son nettoyage.
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En contre-partie, ces élastomères ont tendance k refuser le mouillage du liquide constituant la peau qui a ten-
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danou à se rassembler en laissant sur le moule des plaques non couvertes.
On y pallie en pistolant cette peau très progres- sivement. D'abord on applique un simple voile ou réseau très mince et transparent dont l'épaisseur est si faible que les tensions longitudinales ne sont pas suffisantes pour vaincre l'adhérence contre la paroi, si faible que soit cette adhère - ce. Ce voile se fixe en quelques secondes et on peut le recou- vrir d'un second plus épais, puis, encore quelques secondes plus tard, d'un troisième encore plus épais, La couche est ainsi appliquée en plusieurs fois, les intervalles correspon- dant aux temps de pistolage des autres parties de la pièce.
Sur
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une pièce étroite et loe4usp on sera ainsi amené in pistoler plusieurs fois d'une extraite à l'autre en chargeant un peu
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plv à chaque foie.
Le moule pourra reproduire le grain des cuira ou des tissus. Il pourra également reproduire les coutures ainsi
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que des ondulations, bourrelet , etc.,.. destinée à donner à la pellicule la déformabllité voulue dans les différentes
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directions, comme cela se fait habituellement pour les sièges faits avec du cuir ou des tissus possédant peu de déformabili té élastique.
le moule pourra, en plus de ces formes compliquées, reproduire des surfaces mates ou brillantes, striées, granu-. leuses etc... les surfaces non unies sont destinées à limiter, dans le cas de sièges ou d'accoudoirs, la surface de contact entre le corps et la pellicule superficielle, et à permettre . : une circulation d'air en tous sens par ces stries constituant autant de canaux superficiels.. , ;
Les couvercles des moules seront, avantageusement, ' également de conductibilité faible lorsqu'ils devront être ra couverts de peau.
Par contre, s'ils sont seulement en contact avec la mousse et en particulier avec la mousse après son dé veloppement, le liquide moussant étant déposé dans le moule lui-même les couvercles pourront être, soit, en matai, soit, en autre matériau.
Pour la même raison, s'ils sont totalement ou partiellement recouverts de peau, les couvercles suivront les mêmes opérations que les moules, alors que dans le cas contraire, il suffira de les amener par refroidissement natu- rel à la température voulue au moment ou on les replacera sur les moules. on peut, avantageusement,consolider ou rigidi fier les moules en les dotant, soit, d'une armature intérieur re soit, d'une armature extérieure, ou berosau, en une ou plusieurs pièces, le berceau peut être en métal, soit en feuille, soit en profile, soit coule, en matière plastique rigide mas..
sive alvéolaire ou composite, et,dans tous les cas, le ber oeau peut être plein ou à claire-voie Le berceau peut être en une seule pièce, ou en plusieurs pièces reliées les unes aux autres, par articula-
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tion ou coulissement par exemple,
Pour obtenir le maximum d'avantagea de l'emploi du moule défini ci-dessus, on pourra adopter une peau en élan. tomère de polyuréthane. Cette peau sera constituée des élé- ments les plus aptes à donner un produit de haute qualité et une vitesse de réaction très grande.
C'est ainsi que l'on emploiera un mélange de polyester ou polyéther et d'un prépo lymere de polyester ou polyéther et d'un isooyanate et l'agent de réticulation ou de cuisson sera un composé choisi dans le groupe des polyamidea, polyols, polyamines, composés époxydes et des composta ayant au moins deux groupes SH tels que le thioglyoolate d'éthylène-glycol
Selon leur rapidité de réaction, les différents constituants du mélange générateur de la peau peuvent être mélangés avant application sur le moule, ou bien, si ces cons- tituants ont une aotion trop rapide, Stre dosés et mélanges en continu, dans une tête mélangeuse d'où le mélange est pro jeté immédiatement sur le moule, Dans,ces deux cas,
le mélan ge peut être appliqué sur le moule, soit au pistolet, soit au pinceau, ou par raclette ou par moulage rotatif ou autre pro- cède d'application,
Les constituants peuvent également, dans le cas où ils ont une aotion trop rapide pour Être mélanges mime dans une tête mélangeuse, être projetés séparément par un pis tolet à deux jets, et être mélanges ensuite entre la sortie du pistolet et l'arrivée sur le moule,
Dans le cas où les constituants sont trop via- queux, tels les prépolymèras de polyuréthane, ou solides, tels certains réaotifs, comme la métaphénylène diamine, et ne peuvent être mélangés ou projetés par un pistolet en l'état, on les dissout avantageusement dans des solvants appropriés,
par exemple le monochlorbenzèe
Pour éviter d'avoir'à mettre trop de solvant qui
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devra évidemment être évaporé ultérieurement, ce qui présente les inconvénients de demander du temps, de refroidir le pro
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duit et le moule et, par conséquent, de ralentir la réaction de donner du retrait 4 la peau et d'entraîner des dépenses
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supplémentaires, on peut additionner l'un et/ou l'autre conte- titill&nt d'un platitiflut et clioliiirp parmi les Dlnutlflgnts possible.
, un solvant du rdi4otite par o mplo l9 dioctyl plita latel le pltifiant, en dehors de tous les avantagea ci- dessus# diminue le prix du produit, pour ne pas changer la. qualité du produit fini, on peut choisir des constituants donnant normalement un produit plus rigide que nécessaires de, façon que l'addition du plastifiant ramène la rigidité ou la
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souplesse a la valeur convenable.
Pour éviter que la couche liquide appliquée contre 1 moule ne a1 écoule par gravite le long des parois non horizontale s, on ajoute avantageusement un agent thijw- tropique,par exemple de la silice colloïdale, ce qui permet d'obtenir encore plus facilement une peau épaisse (0,1 à 1 mm
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4t mime, davantage), en une noulo phase do travail.
On peut 4nore e,aa,irr l<t relation en clinullânt l'un ou lee deux constituants de la peau ainsi que l'air de pulvériation
Afin d'immobiliser le moula pendant un tempo aus
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si faible que possible, le moule peut 0tre maintenu, dans toute sa masse, à l'exception de sa surface intérieure, à une température à peu près constante, de l'ordre de 110 à
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120 <'C. .En ce qui concerne la paroi intérieure du mou le, on peut en abaisser la température sur une faible partie
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de 1' épaisseur, à la valeur voulue, avant le dépit du liquide générateur de peau et/ou avant le dépôt du liquide générateur
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de mousse, par un moyen de refroidissement tel qu'une axpoe3.-.
tion un peu prolongée 4 l'air ambiant ou tel qu'un soufflage d'air.
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On a supposé jusqu'à présent que l'on opérait
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selon un cycle "chaud", o'est-a-dire pendant lequel le moult était chauffa, .Maie on peut, dans certains cas, opérer selon un cycle "froid", o'est-à-dire dans lequel le moule ne reçoit pas de calories de l'extérieur, mais uniquement le pou de osa- 101'ho l1rOVlnro1t des VdRotj on4 0 %Othe iint qlko 4 (il formation de 14 lI1H1,U wit da le tlittukloqs ï)t) go 1 on adossa? un rnQu1.
minou, d'épaisseur comprise, par exemple, entre 0" et 1 mm en élastomert et qui pourra Ctre contenu dans un berceau iao" ( lant par exemple en mousse de polyurdthant, sn raison de sa faible épaisseur, donc de sa faible masse thermique, le moule n'absorbera que peu des calories provenant des réactions et ne les ralentira donc que très peu
Dans certains cas, encore, on pourra adopter un programme de température intermédiaire entre le programme
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"chaud" et le programme "froide température sensiblement constante pour la masse du moule,
Enfin, dans certains cas, on abandonnera la tem
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pêrature moyenne à peu près constante.
On pourra ainsi éviter do romettrv le moule au tour aprbe pistolet de la puas la peau s'échauffera par apport de calories venant du moule et par sa propre réaction exothermique. la fixation sera plus progressive que dans le cas procèdent et on aura moins besoin d'en refroidir la surface avant d'y déposer le liquide mous- sant. Après moussage on remettra au four. Dans ce cas le moule passera une seule fois au four, par cycle, au lieu de deux fois. la température moyenne du moule se sera sensiblement abaissée, au moment du dépôt de la mousse et on devra alors augmenter la température du four pour rattraper la tempéra-* ture finale de 110 à 120 dans le cas des marnes constituants.
Dans ce cas, on devra avoir des moules dont le berceau soit bon conducteur, par exemple en métal et non en plastique surtout alvéolaire, puisque toutes les calories de
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réchauffage du moule devront traverser ce berceau, On voit que, quel que soit le programme thermique choisi, le moule de faible conductibilité thermique réalise ce programme très simplement et automatiquement,
De plus, il est remarquable qu'un même écart en- tre la température idéale et la température réelle à un ins- tant quelconque du cycle a beaucoup moins d'importance avec un moule à conductibilité faible qu'aveo un moule métallique, car l'échange thermique entre le moule et.la pièce est beau- coup plus faible et on voit que, même avec un écart de tempe- rature élevé entre le moule et le liquide qui s'y dépose,
le transfert de calories de l'un à l'autre ne sera jamais brutal,
A titre nullement limitatif, on a représenté au demain annexé, trois exemples de moules dans lesquels peuvent être mis en oeuvre le procédé, dessin sur lequel t la fig.1 représente la ooupe d'un moule destiné mouler, selon un cycle chaud une pièce entièrement reoou. verte de peau; la fig, 2 représente la ooupe d'un moule destiné a mouler, aveo un cycle chaud une pièce recouverte de peau sur sa partie inférieure et ses cotés seulement; la fig 3 représente la coupe d'un moule destiné à mouler la même pièce que la fig, 2, mais avec un cycle "froid".
Dans les exemples représentés, le moule 5 en ma- tière à faible conductibilité contient le oorro en mousse 1 re- couvert de la peau 2, et renforcé d'une armature intérieure 3, laquelle est munie d'un moyen de fixation 4.
Dans l'exemple des figures 1 et 2, le moule 5 est assez épais, par exemple de 10 à 20 mm,et il est contenu dans un berceau 6 en tôle d'acier.
Dans l'exemple de la figure 2, le oouverole 8 n'étant pas en contact aveo la peau 2 est constitué par une
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pièce métallique, par exemple une simple tôle d'acier ou d'a- luminium.
Par contre, dans l'exemple de la figure 1, où la peau 2 recouvre entièrement la pièce 1 et, par concluent, vient en contact avec la partie supérieure comme avec la par.. tie intérieure, les deux parties 3,7 du moule sont pratique. ment identiques. Elles comportent chacune un demi-moule en ma tière à faible conductibilité thermique, par exemple en élas tomère de silicone, et deux "berceaux" 6,8 en métal, par exem ple en tôle d'aoier ou d'aluminium.
Dans l'exemple de la figure 3, destiné à travail- ler selon un cycle "froid", le moule 5 lui-même est réduit & l'épaisseur la plus faible possible, par exemple 0,5 à 1 mm, pour limiter au minimum l'absorption par ce moule des calo- ries produites par la réaction exothermique de la peau et de la mousse.L'espace 9 entre le moule 5 et le berceau 6 est rempli par une matière de conductibilité thermique et de capa- cité thermique aussi faibles que possible, par exemple par de la mousse rigide de polyuréthane. De cette façon, il n'y aura pratiquement aucun écoulement de calories à travers la masse 9,
Le couvercle $ sera aussi avantageusement en une ' matière de faible conductibilité thermique,
par exemple en ma- tière plastique rigide, du genre époxyde, pour prélever aussi pou de calories que possible sur la mousse*
On va décrire, ci-après, un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, au moyen d'un des moules décrits, par exemple de celui de la fig. 1, en vue du la fa brication, selon un cycle "ohaud", d'une pièce moulée, cons- tituée par exemple d'une peau 2 en polyuréthane souple, imi- tapt le cuir, et remplie d'une mousse semi-rigide 1 également en polyuréthane.
Le moule étant ouvert, on applique à l'intérieur le mélange liquide destiné à constituer la peau de la pièce à
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fabriquer, par exemple un mélange destiné à donner un polyu- réthane élastomère
Pendant chacun des deux temps longs du cycle de fabrication,c'est-à-dire la fixation de la peau et la ouis son de la peau et de la mousse, le moule est dans un four fortement ventilé et chauffé à une température constante, Pite exemple de 120 c la masse du moulé prend donc la température du four, ou à peu près.
Supposons que l'on est en cours de travail oonti- nu. Au moment ou le moule sort du four, on démoule la pièce.
La paroi intérieure se refroidit rapidement sur quelques centiè mes de millimètre d'épaisseur. Si oe refroidissement est suf- fisant pour commencer la pulvérisation du liquide générateur de peau sans risque, on procède à la projection, par pistolage par exemple, qui' refroidit la surface du moule plus profonde- ment, par exemple a 30 ou 40 c en surface et à 70 ou 80 C à 1 mm de profondeur. Si, au oontraire, un refroidissement préa- lable était nécessaire, on soufflerait de l'air avant de pis- toler. En tous cas, par le seul pistolage, éventuellement pré cède d'un soufflage d'air, on règle facilement la température de la paroi intérieure du moule. Bien entendu, plus le pisto- lage sera bref et brutal, plus le refroidissement sera impor- tant et moins il aéra profond.
Si comme on l'a dit précédem ment, on procède par voiles succssifs ce aéra le oontraire.
On trouvera expérimentalement la meilleure combinaison de ces différente paramètres.
Dès la fin du pistolage, la température du la face intérieure du moule et, par conséquent, de la peau, s'é lève progressivement par le seul apport des calories contenues dans la masse du moule, la température de oette masse ayant peu diminué au cours du pistolage en raison de sa faible con- ductibilité thermique.
En même temps, dès la fin du pistola- get le moule ouvert a été réintroduit dans le tour' 1200
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et c'est de l'air à 120 qui vient réchauffer à la fois l'intérieur et l'extérieur du moule, La température remonte donc vite à 110 - 120 c
Des que la fixation de la peau, c'est-à-dire son degré de polymérisation, est suffisante, le moule est à nou- veau sorti du four.
Comme pour l'application de la peau, la tempéra- ture de la peau appliquée à la paroi intérieure doit être abais- séc Cet abaissement sera, en général, réalisé de façon suffi- sante par le simple dépôt du liquide moussant, à oondition que on dernier puisse supporter, pendant les premières secondes d'application, la température de la peau,
Si le liquide moussant est trop sensible pour supporter cette température, il suffit, préalablement à son dépôt de refroidir la peau, soit par la simple aotion de l'air ambiant, soit par un soufflage d'air de quelques secon des pour donner le temps à la mousse de se développer avant que la température de la peau ne soit remontée à une valeur critique.
Il suffit donc de régler le mode de refroidisse- ment préalable, naturel ou forcé, et la durée de ce refroidis- sement pour abaisser la température de la peau, et, éventuel- lement, de la surface noue-jacente du moule suffisamment pour permettre un bon développement de la mousse.
On referme alors le moule et on le remet au four, En variante, on peut évidemment introduire le liquide moussant par un orifice dans le moule préalablement refermé. Le mous- sage s'opère pendant 10 à 30 secondes et la réaction de poly mérisation exothermique se développe alors au coeur de la mousse.
Etant donné que le coeur de la mousse ne reçoit de calories que de cotte réaction et que cela lui suffit pour monter spontanément à 100 - 1200 et parfois davantage pour que s'opère sa réaction complète, on comprend qu'il soit ni
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cessaire pour avoir une mousse homogène, que la tempéra- ture de sa périphérie s'élève à la même vitesse que la tem pérature du coeur, c'est-à-dire spontanément sans que cette périphérie n'échange pratiquement de calories avec la paroi intérieure du moule.
Or, précisément,grâce à sa faible conductibilité thermique, la température de la masse ,du moule s'est peu abaissée pendant le refroidissement superficiel et le dépôt du liquide moussant, et la réserve de calories contenues dans la masse du moule assure le réchauffée de sa paroi in- térieure selon une courbe semblable à la courbe de montée en température au ooeur de la mousse.
la face intérieure de la peau monte d'elle-même au voisinage de 1000 en même temps que le coeur de la mousse, et toute la pièce en mousse est oute dans les marnes conditions
Si on constate que le refroidissement préalable, qui aura été limité au temps suffisant pour obtenir un bon mousage donne lieu à une courbe de remontée en température de la peau plus rapide que celle du coeur de la mousse, on pourra toujours augmenter la durée de oe refroidissement préalable pour ralentir la remontée en température de la peau et rendre les deux courbes de remontée en température de la peau et du ooeur de la mousse aussi voisines que pos- sible.
On voit donc qu'on a disposé aveo le moule à fai ble conductibilité thermique et à masse thermique appréciable d'un moyen simple et pratiquement automatique pour réaliser le programme thermique idéal.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements in the mpulage of plastic foam parts with plastic sheath *.
The present invention relates to improvements to the methods of molding plastic foam parts provided with a film, or skin, of thermoset plastic material which forms part of it.
There are known processes for the manufacture of such parts, according to which annatto. vre the interior surface of the mold, intended for the molding of the foam part, of a liquid or pasty layer of non-foaming plastic material, this layer is treated so as to fix or stabilize it, then, in the mold thus covered with the non-foaming licule polo shirt, we pour the liquid intended to constitute
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the plastic foam body proper, so as to obtain a foam body covered with a rigid or flexible pellioule adhering to the underlying foam these known procedures are not satisfactory for reasons which relate to the methods and means of Implementation,
Truly industrial results can only be obtained by combining all the most recent resources of onimia and technology and, above all, by combining this set of resources with means which provide the solution. quasi-automatic of the thermal problem.
It is therefore possible to use, according to the invention, a thermosetting resin based on natural rubber, synthetic, oyolized, oompounded, or based on phenol formaldehyde, urea-formaldehyde, epoxy glyoerophthalic melamine, polyester, polyether and in particular an elactomer resin. polyurethane
A liquid comprising the fastest accelerating compounds or reagents together with suitable products, such as solvents, plasticizers, thixotropic agents, can be used as the liquid generating liquid for the skin.
It is also possible to use means for applying the liquid to the mold such that the fastest skin-generating liquids can be used, such as a mixing head, a double-jet gun, a constant-dose metering machine. The reaction can also be made even faster by heating the constituents and / or the atomizing air,
The combined use of the above means requires that the useful surface of the mold, on which said foam generating liquid is applied, either, during the entire working cycle, at a temperature in accordance with a well-determined program. ,
that the inevitable differences between the real temperature and the ideal temperature have as little influence as possible and that the quantity of calories supplied by the mold at the most criticized times be judiciously measured.
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We will define below a p: t'ograml1: o ideal variation of the temperature of the useful surface of the mold,
When applying the generator liquid! skin on the inside surface of the mold, the temperature of
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this wall must be of the order of 80 to 100 "C for example, i 0, 8ot ... hd: Lre high enough, so as to cause the evaporation i of the solvents as quickly as possible and to raise as quickly skin temperature as possible, so at
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reduce the fixing time of this skin, but not too long ititoie time to avoid the risks of boiling and .de aléfaotîon, as well as the risks of too sudden and heterogeneous reaction in the thickness of the layer.
Immediately after the application of the liquid on the interior surface of the mold, the temperature of this surface should rise to 100 - 1200 to ensure the fixation of the skin,
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When the liquid generating the foam II is discharged from the inner wall of the mold, the temperature of the wall must not exceed a critical value depending on
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the nature of the foaming liquid, for example 40 4 50C for foams with prIJolYR1res and 50 è. 70 ° C. for certain "one-shot" foams, this temperature not having to rise again until after the foam has developed. the rise in temperature. ture must then take place fairly quickly and, preferably, not
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rallbleroent to the spontaneous rise in temperature;
. core of the foam, due to the exothermic reaction, so as to avoid heat exchange between the periphery of the part and the mold.
It can therefore be seen that it is desirable for the temperature of the interior wall of the mold, and of the skin which is applied thereto, to rise by supplying calories from the mold.
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the actual mass of the mold, following the actual curve of spontaneous heating at the heart of the foam which rises from about 20 ° C. to 100 ° C. or 120 ° C., for example, and even more. This curve rises slowly at first, from the development of the nouons ,.
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then more sharply lice slowly reach maximum temperature.
If one seeks to achieve the ideal temperature program for the interior wall of the mold by using a mold which is a good conductor of heat, in principle metallic, and of low heat capacity, therefore thin, it is obviously necessary. ment to evolve the entire thickness of the ground colon le pro. desired thermal gram.
It is necessary to act to this end, by heating and cooling, by means of a supply of heat of intensity varying itself according to a corresponding program, and this, not only during the times of fixing of the skin and of cooking. of the skin and of the foam, but also during the time of application of the liquid generating liquid, the cooling times before, during and after deposition of the foaming liquid.
However, the mold must undergo displacement throughout the manufacturing cycle. While it is possible to thermally program the work line during long cycle times, it is industrially impossible to provide the necessary calories or frigories during the short times, or at least that would require circulating fluid molds and a system. control system slaving one or more points of the mold to the program and there would be temperature differences between the different tips of the thin mold.
In addition, as will be seen later, the temperature and the thermal inputs must be adapted, to follow it closely, to the deposition of the skin-generating liquid which will itself be the recipient of an operator, and auoun regulation or servicing system does not want to react quickly enough. If, in addition, account is taken of the large number of molds required for mass production, this system is practically unusable.
Of course, the use of a thick mold only complicates the problem by multiplying the number of oalo-
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nothing or frigorieo to be provided, The present invention remedies the said !! - cultured above, and, to this end, it provides for the mixing, according to the process indicated above, of soft parts. As plastic with thermosetting plastic skin, for example pieces of polyurethane foam with polyurethane elastorore skin, using a mold at least the part of which in contact with the skin is made of a material z, low theirmic conductivity, o ' is to say less than ,, 10- oal / om.s, C, preferably between 14 "4 'and .0"' 'oal / om.s.oc, and specific heat, based on volume , appreciable, # * that is to say greater than 0.1 cal / om3,
As will be seen from the example given below, the use of such a mold, of thermal conductivity of an order of magnitude one hundred times lower than that of the molds
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in August, enables a predetermined numerical program to be carried out automatically and to minimize the influence of unstable deviations between the ideal program and the real program.
On the other hand, during the few tens of seconds critical of application of the skin, it is important, no
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only, to avoid heating and bubbling but also to avoid, especially during the first seconds, too sudden an intake of calories which would give a too different temperature.
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separated between the two faces of the skin, the low thermal curvature of the mold automatically performs the dosage.
Finally, we see that with this kind of mold, it is the arrival of the liquid on the mold which automatically and instantaneously determines the desired thermal adaptation and we
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understands that a regulation system on a metal mold cannot give this instantaneous adaptation. among materials with low thermal conductivity
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mique, one can choose a resin, that is to say a bare rubber a plastic material, and in particular a plastic material
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flexible, or 'lnstomor., such as a polyurethane elastomer. or do ailioone.
The use of a flexible material mold offers, in
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more of the above advantages, those of allowing easy molding, due to their aptitude for deformation which causes the successive detachment of all their parts.
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The use of silicone shadows prevents the adhesion of the polymerized skin without requiring the use of any unmoulding product which would risk mixing with the liquid & 4c ', which corrodes the skin during application, would leave traces. traces on the mold and on the part, would alter the appearance of the product and require cleaning.
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In return, these elastomers tend to refuse the wetting of the liquid constituting the skin which has tended.
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danou to come together leaving uncovered plates on the mold.
This is remedied by spraying this skin very gradually. First, a simple veil or very thin and transparent network is applied, the thickness of which is so small that the longitudinal tensions are not sufficient to overcome the adhesion against the wall, however weak this adhesion is. This veil is fixed in a few seconds and can be covered with a second thicker, then, a few seconds later, with a third even thicker. The layer is thus applied in several times, the corresponding intervals. due to the spraying times of other parts of the part.
Sure
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a narrow room and loe4usp we will thus be brought in pistol several times from one extract to another by loading a little
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plv to each liver.
The mold can reproduce the grain of leather or fabrics. It can also reproduce the seams as well
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as undulations, bead, etc., ... intended to give the film the deformability desired in the different
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directions, as is usually done for seats made with leather or fabrics with little elastic deformability.
the mold may, in addition to these complicated shapes, reproduce matt or shiny, striated, granulated surfaces. leuses etc ... the non-united surfaces are intended to limit, in the case of seats or armrests, the contact surface between the body and the surface film, and to allow. : air circulation in all directions by these striations constituting as many superficial channels ..,;
The lids of the molds will advantageously also be of low conductivity when they have to be covered with skin.
On the other hand, if they are only in contact with the foam and in particular with the foam after its development, the foaming liquid being deposited in the mold itself, the lids can be either in matai or in another material. .
For the same reason, if they are totally or partially covered with skin, the lids will follow the same operations as the molds, while otherwise, it will suffice to bring them by natural cooling to the desired temperature when we will put them back on the molds. one can, advantageously, consolidate or rigidify the molds by providing them, either, with an internal frame re or, an external frame, or berosau, in one or more parts, the cradle can be in metal, or in sheet , either in profile, or cast, in rigid plastic material mas ..
alveolar or composite sive, and, in all cases, the cradle can be solid or slatted The cradle can be in one piece, or in several parts connected to each other, by articula-
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tion or sliding for example,
To obtain the maximum advantage from the use of the mold defined above, a running skin can be adopted. polyurethane tube. This skin will be made up of the most suitable elements to give a high quality product and a very high reaction speed.
Thus, a mixture of polyester or polyether and of a prepolymer of polyester or polyether and of an isooyanate will be used and the crosslinking or curing agent will be a compound chosen from the group of polyamides, polyols , polyamines, epoxy compounds and compost having at least two SH groups such as ethylene glycol thioglyoolate
Depending on their reaction speed, the different constituents of the skin generating mixture can be mixed before application to the mold, or else, if these constituents have too rapid aotion, are continuously dosed and mixed, in a mixing head of 'where the mixture is immediately thrown onto the mold, In these two cases,
the mixture can be applied to the mold, either with a spray gun, or with a brush, or by squeegee or by rotary molding or other application process,
The constituents can also, in the case where they have too rapid aotion to be mixed in a mixing head, be sprayed separately by a two-jet tolet udder, and then be mixed between the outlet of the gun and the arrival on the mold,
In the case where the constituents are too durable, such as polyurethane prepolymers, or solid, such as certain reagents, such as metaphenylene diamine, and cannot be mixed or sprayed by a gun as they are, they are advantageously dissolved in suitable solvents,
for example monochlorbenzèe
To avoid having to put too much solvent which
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will obviously have to be evaporated later, which has the drawbacks of taking time, of cooling the pro
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duit and mold and therefore slow down the reaction to shrink the skin and incur expense
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additional, one can add one and / or the other content of a platitiflut and clioliiirp among the possible Dlnutlflgnts.
, a solvent for rdi4otite by o mplo l9 dioctyl plita latel the plasticizer, apart from all the above advantages # decreases the price of the product, so as not to change the. quality of the finished product, constituents can be chosen which normally give a stiffer product than necessary so that the addition of the plasticizer reduces the stiffness or
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flexibility at the right value.
To prevent the liquid layer applied against 1 mold from flowing by gravity along the non-horizontal walls, a thijw-tropic agent is advantageously added, for example colloidal silica, which makes it possible to obtain even more easily a skin. thick (0.1 to 1 mm
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4t mime, more), in a new phase of work.
We can 4nore e, aa, irr l <t relation by clinulating one or the two constituents of the skin as well as the air of pulverization
In order to immobilize the moula for an aus
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if possible, the mold can be maintained throughout its mass, with the exception of its interior surface, at a more or less constant temperature, of the order of 110 to
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120 <'C. .As regards the inner wall of the slack, the temperature can be lowered over a small part
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of the thickness, to the desired value, before the spite of the skin generating liquid and / or before the deposition of the generating liquid
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foam, by a cooling means such as an axpoe3.-.
tion a little prolonged 4 the ambient air or such as an air blast.
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Until now we have assumed that we were operating
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according to a "hot" cycle, that is to say during which the mold was heated,. But it is possible, in certain cases, to operate according to a "cold" cycle, that is to say in which the mold is not receives no calories from the outside, but only the louse of osa- 101'ho l1rOVlnro1t des VdRotj on4 0% Othe iint qlko 4 (il formation de 14 lI1H1, U wit da le tlittukloqs ï) t) go 1 on adossa? a rnQu1.
kitty, with a thickness of, for example, between 0 "and 1 mm in elastomer and which can be contained in a iao" cradle (for example made of polyurethane foam, because of its low thickness, therefore of its low thermal mass , the mold will absorb only a few calories from the reactions and therefore slow them down very little
In some cases, we can also adopt an intermediate temperature program between the program
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"hot" and the program "cold temperature substantially constant for the mass of the mold,
Finally, in some cases, we will abandon the time
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roughly constant average fishing.
In this way, it will be possible to avoid breaking the mold in the lathe after being sprayed from the puas, the skin will heat up by the addition of calories coming from the mold and by its own exothermic reaction. the fixing will be more gradual than in the case of the procedure and there will be less need to cool the surface thereof before depositing the foaming liquid thereon. After foaming, put back in the oven. In this case, the mold will go through the oven once, per cycle, instead of twice. the average temperature of the mold will have been significantly lowered when the foam is deposited and the oven temperature will then have to be increased to catch up with the final temperature of 110 to 120 in the case of the constituent marls.
In this case, we must have molds whose cradle is a good conductor, for example in metal and not in especially cellular plastic, since all the calories of
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reheating of the mold will have to pass through this cradle.We can see that, whatever the thermal program chosen, the low thermal conductivity mold performs this program very simply and automatically,
Furthermore, it is remarkable that the same difference between the ideal temperature and the actual temperature at any point in the cycle is much less important with a low conductivity mold than with a metal mold, because the The heat exchange between the mold and the part is much lower and it can be seen that, even with a high temperature difference between the mold and the liquid which is deposited therein,
the transfer of calories from one to the other will never be brutal,
In no way limiting, there is shown in the appended tomorrow, three examples of molds in which the process can be implemented, drawing in which FIG. 1 represents the section of a mold intended to mold, according to a hot cycle, a part fully reoou. green skin; Fig, 2 shows the cup of a mold intended to mold, with a hot cycle, a part covered with skin on its lower part and its sides only; FIG. 3 represents the section of a mold intended to mold the same part as FIG. 2, but with a "cold" cycle.
In the examples shown, the mold 5 of low conductivity material contains the foam oorro 1 covered with the skin 2, and reinforced with an internal frame 3, which is provided with a fixing means 4.
In the example of Figures 1 and 2, the mold 5 is quite thick, for example 10 to 20 mm, and it is contained in a cradle 6 made of sheet steel.
In the example of Figure 2, the oouver 8 not being in contact with the skin 2 is formed by a
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metal part, for example a simple sheet of steel or aluminum.
On the other hand, in the example of FIG. 1, where the skin 2 completely covers the part 1 and, consequently, comes into contact with the upper part as with the inner part, the two parts 3,7 of the mold are practical. identical. They each comprise a half-mold made of a material with low thermal conductivity, for example of silicone elastomer, and two "cradles" 6.8 made of metal, for example made of sheet steel or aluminum.
In the example of FIG. 3, intended to work in a "cold" cycle, the mold 5 itself is reduced to the smallest possible thickness, for example 0.5 to 1 mm, to limit minimum absorption by this mold of the calories produced by the exothermic reaction of the skin and the foam. The space 9 between the mold 5 and the cradle 6 is filled with a material of thermal conductivity and thermal capacity as low as possible, for example by rigid polyurethane foam. In this way, there will be virtually no flow of calories through mass 9,
The cover $ will also advantageously be made of a material of low thermal conductivity,
for example in a rigid plastic material, of the epoxy type, to take as many calories as possible from the foam *
An example of the implementation of the method according to the invention will be described below, using one of the molds described, for example that of FIG. 1, with a view to the manufacture, according to a "hot" cycle, of a molded part, consisting for example of a skin 2 of flexible polyurethane, imitating leather, and filled with a semi-foam. rigid 1 also in polyurethane.
With the mold open, the liquid mixture intended to constitute the skin of the part to be
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to manufacture, for example, a mixture to give an elastomeric polyurethane
During each of the two long periods of the manufacturing cycle, that is to say the fixing of the skin and the hearing of the skin and the foam, the mold is in a strongly ventilated oven and heated to a constant temperature, Pite example of 120 c the mass of the mold thus takes the temperature of the oven, or approximately.
Suppose we are in continuous work. When the mold comes out of the oven, the part is unmolded.
The inner wall cools down quickly to a few hundredths of a millimeter in thickness. If this cooling is sufficient to start the spraying of the skin generating liquid without risk, the spraying is carried out, for example by spraying, which cools the surface of the mold more deeply, for example to 30 or 40 ° C in. surface and at 70 or 80 C at 1 mm depth. If, on the other hand, prior cooling was required, air would be blown out before pissing. In any case, by spraying alone, possibly preceded by air blowing, the temperature of the interior wall of the mold is easily adjusted. Of course, the shorter and more brutal the spraying, the greater the cooling and the less deep it will air.
If, as we said previously, we proceed by successive sails this ventilation the opposite.
The best combination of these different parameters will be found experimentally.
From the end of spraying, the temperature of the inside face of the mold and, consequently, of the skin, rises gradually by the only contribution of the calories contained in the mass of the mold, the temperature of this mass having decreased little at during spraying due to its low thermal conductivity.
At the same time, upon completion of the pistola- get the open mold was reintroduced into the '1200 lathe
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and it is air at 120 which warms both the inside and the outside of the mold, the temperature therefore quickly rises to 110 - 120 c
As soon as the fixation of the skin, that is to say its degree of polymerization, is sufficient, the mold is taken out of the oven again.
As for the application of the skin, the temperature of the skin applied to the interior wall must be lowered. This lowering will, in general, be achieved sufficiently by the simple deposition of the foaming liquid, on condition that we last can withstand, during the first seconds of application, the temperature of the skin,
If the foaming liquid is too sensitive to withstand this temperature, it suffices, prior to its deposition, to cool the skin, either by the simple aotion of ambient air, or by blowing air for a few seconds to give time foam to develop before the skin temperature has risen to a critical value.
It is therefore sufficient to adjust the mode of prior cooling, natural or forced, and the duration of this cooling in order to lower the temperature of the skin, and, possibly, of the underlying surface of the mold sufficiently to allow good foam development.
The mold is then closed and it is returned to the oven. As a variant, the foaming liquid can obviously be introduced through an orifice in the mold previously closed. The foaming takes place for 10 to 30 seconds and the exothermic polymerization reaction then develops in the heart of the foam.
Given that the core of the foam receives calories only from the reaction and that this is enough for it to rise spontaneously to 100 - 1200 and sometimes more for its complete reaction to take place, we understand that it is neither
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necessary in order to have a homogeneous foam, that the temperature of its periphery rises at the same rate as the temperature of the heart, that is to say spontaneously without this periphery practically exchanging calories with the wall inside the mold.
However, precisely, thanks to its low thermal conductivity, the temperature of the mass of the mold is little lowered during the surface cooling and the deposition of the foaming liquid, and the reserve of calories contained in the mass of the mold ensures the reheating of its inner wall in a curve similar to the temperature rise curve at the heart of the foam.
the inner side of the skin rises on its own to around 1000 along with the core of the moss, and the whole moss piece is out in marl conditions
If it is observed that the prior cooling, which will have been limited to the time sufficient to obtain a good foaming gives rise to a rise in temperature of the skin faster than that of the core of the foam, it is always possible to increase the duration of oe prior cooling to slow the rise in temperature of the skin and make the two curves of rise in temperature of the skin and of the heart of the foam as close as possible.
It can therefore be seen that the mold with low thermal conductivity and appreciable thermal mass has been arranged with a simple and practically automatic means for carrying out the ideal thermal program.
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