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Procédé pour le moulage et le conditionnement de matière par changement d'état, machine pour la mise en oeuvre du procédé et produit obtenn La présente invention se rapporte aux procédés et aux machines pour le moulage et le conditionnement de matières. qui subissent un changement d'état physique, ainsi qu'aux produit* obtenu*.
Les matières traitées selon l'invention sont les matières thermofusibles, c'est-à-dire des matières qui passent de l'état solide à l'état liquide au-dessus d'une certaine température, les matières
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thermoplastiques, c'est-à-dire les matières qui passent progressi- vement de l'état solide à l'état plastique puis à l'état liquide dans une gamme de températures relativement grande, et les matières tixotropes, c'est-à-dire des matières qui, au repos, sont à l'état solide, et qui lorsqu'elles sont agitées, sont plus ou moins liquides.
L'invention a principalement pour but de faciliter les opérations de moulage et de conditionnement de ces matières et de présenter un produit qui puisse facilement être manipulé et utilisé.
Elle a principalement pour objet un procédé de moulage et de condi- tionnement en continu de matière par changement d'état, caractérisé par le fait qu'on amène la matière à mouler sous des conditions phy- siques correspondant à son état déformable dans des poches formées dans une matière souple en feuille , les poches adjacentes étant sé- parées par des pincements transversaux effectués avant ou juste après le remplissage des poches et fermant au moins partiellement la com- munication entre deux poches adjacentes.
Les conditions physiques qui permettent de manipuler la matière à son état déformable, peuvent être séparément ou en combinaison des conditions thermiques, de pression, d'agitation, suivant la nature de la matière. C'est ainsi que pour les matières thermofusibles ou thermoplastiques, on opérera à nne température pour laquelle les matières s'écoulent facilement, tandis que pour des matières tixotropes, la matière sera maintenue jusqu'à son injection dans le moule d
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à l'état agité.
Suivant une technique particulièrement avantageuse, la matière sera manipulée sous vide, qu'elle soit thermofusible, thermoplastique ou tixotrope , ce qui permet, suivant le cas, d'abais- ser la température de fusion, et par conséquent, d'économiser, d'une part les calories au chauffage et, d'autre part, du temps pour le refroidissement, de maintenir la matière fixotrope à l'état liquide ou plus ou moins pâteux pour un niveau d'agitation relativement faible.
Quant à la feuille proprement dite, ses caractéristiques physiques de résistance seront naturellement adaptées à la matière traitée, notam- ment en ce qui concerne sa résistance thermique,
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, relatifs à deux modes de réalisation préférés de l'invention.
La figure 1 du dessin, représente schématiquement une première forme d'exécution d'une machine selon l'invention, appliquant le procédé.
La figure 2 est une représentation schématique, d'autre forme d'exécution d'une machine selon l'invention.
La figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'une variante.
La figure 4 montre un dispositif permettant d'opérer août vide..
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Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1 la machine comporte une batterie de moules 1, 2, 3, disposés verticalement et cote à cote. Ces moules sont par exemple en tôle. Ils comportent à leurs parties réceptrices supérieures des goulottes 4 au-dessus desquelles est disposée au moins une buse d'injection 5 raccordées au système d'alimentation 6 Suivant le cas, on disposera d'une seule buse 5 déplaçable sélectivement au-dessus des gbulottes 4, ou bien de trois goulottes 5 fixes correspondant chacune à une goulotte.
A l'intérieur de chaque moule 1, 2, 3, on dispose une gaine déformable
7 en forme de poche fermée à sa partie inférieure et ouverte à sa partie supérieure, et destinée à recevoir la matière de moulage. Les < moules présentent en 8 des étranglements qui déterminent dans chaque moule des volumes partiellement séparés, par exemple trois volumes
9, 10 et 11 le volume 10 communiquant avec la goulotte 4 en 14.
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Ces étranglements, schématiquement représentés, sont de préférence constitués par des taquets mobiles qui, au début de l'opération de mou- lage sont en position écartée pour faciliter le passage de la matière du haut vers le bas de chaque moule, et qui, après l'opération d'injection, sont rapprochées dans la position. représentée.
En fonctionnement, la matière, maintenue dans un état physique tel qu'elle puisse être facilement déformable, est injectée à travers la buse 5, successivement dans chaque moule 1, 2,3. Par gravité, la matière s'écoule dans le moule qu'elle finit par remplir. S'il s'agit
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d'une matière thermofusible ou thermoplastique, la diminution du volume de matière contenue dans chacune des enceintes 9, 10, il est due à la conta'action thermique. Dans ce cas, c'est la surface extérieure de la matière qui commence à durcir tandis que les noyaux restent fondus ou au moins plastiques plus longtemps.
Par conséquent, en même temps que cette diminution de volume se pro- duit, elle est compensée par un apport de matière supérieur. S'il s'agit d'une matière tixotrope la diminution de volume est due sim- plement au durcissement et la compensation ie réalise de la même manière à cette différence près que la matière durcit uniformément.
En ce qui concerne la gaine, la matière dont elle est constituée sera choisie en fonction du produit a conditionner et, le cas échéant, du mode de retenue au niveau des étranglements. Parmi les paramètres, on citera notamment la résistance thermique de la gaine et sa ré- sistance mécanique.
Quant à la matière moulée, elle peut par exemple être de la para-. fine, des brais de pétrole ou de houille, ou encore dans le cas de matière tixotrope, des graisses.
Quant au mode de retenue de la gaine au niveau des étranglements, il peut se faire de toute manière voulue, par exemple par une soudure partielle, ménageant des cheminées de communication entre les brins, par agrafage sur la matière solidifiée, ou encore par piqûre.
Naturellement, les soudures ¯se feront avant l'introduction de la gaine d
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...... -; ... "- .... - - r - dans le moule tandis que les piqûres 'ou les agrafes se feront une fois le produit mouler
En ce qui concerne la machine elle-même, elle peut comporter des moules tels que ceux qui ont été représente mais disposés d'une manière différente. C'est ainsi qu'en utilisant une meul buse d'injec- tion 5, on pourrait répartir les moules suivant un manège se déplaçant sous la buse.
Dans le cas où l'on moule une matière thermofusible ou thermoplasti- que, elle peut se présenter soit sous une forme homogène, soit sous la forme de paillettes ou de granules quand elle subit au préalable un traitement mécanique. Dans ce dernier cas, la surface extérieure des grains est constituée par une croûte déjà durcie tandis que le noyau est encore à l'état liquide ou du moins pâteux; après l'injection dans un moule, il se crée un équilibre thermique entre les grains qui rede- viennent déformables et qui par gravité se tassent; dans ce cas, il se crée un important retrait volumique dù à la présence initiale d'air entre les grains. Ce retrait volumique est, comme on l'a vu, compense par apport de matière à partir des goulettes supérieures 4.
Le produit une fois terminé se présente sous la forme d'une succession de pains rigides, enveloppés dans une même gaine protectrice, qui sont reliés par des languettes de matière. Pour le stockage et le transe port, il suffit d'empiler les groupes de pains, trois pains par groupe dans l'exemple choisi après avoir cassé, coupé ou séparé de toute ma-
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niére la dernière languette supérieure qui reiait le pain du volunce
9 aux résidus de matière initialement contenus dans la Boulotte 4.
Sur la figure 2, on a représente en 21 une feuille déformable déli- vrée à partir d'un rouleau 22 les deux bord* longitudinaux 23 et 24 de cette feuille sont rapproche* mécaniquement en 25 puis soU- darisés en 26 par exemple par soudage.
En aval du point 26 on réalise en 27 un pincement de la gaine ainsi constituée ce qui peut se faire par exemple également par soudage partiel ou total. Ainsi. on constitue une poche entre les points 26 et 27.
Cette poche est alimentée par des moyens de distribution 28 en matière déformable à mouler ces moyens étant connectés aux systèmes d'aU- memtation
Quand on opère par soudage en 27, la soudure est suffisamment résis- tante pour qu'on puisse ne pas maintenir mécaniquement fermé le fond de la poche.
En aval du pent 27, on trouve donc des pains de matière tels que 29 séparés par des zones amincies telles que 30. Ces pains dont le contenu est acore à l'état déformable, ont une forme plus car moins brombée, comme représenté.
C'est pourquoi on peut les faire passer entre des éléments de formage tels que 31 qui, outre leur rôle de déterminer des faces planes sur les pains, peuvent être des plaques réfrigérantes, quand on a affaire
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à des matières thermoplastiques ou thermofusibles, pour refroidir rapidement les pains. Sur la figure 3, on a représenté de la même manière la feuille 21 délivrée à partir du rouleau 22 et dont les bords
23 et 24 sont solidaisés en 26. Cette fois, on n'opère pas par soudage mais par simple pincement mécanique partiel de la gaine.
Pour cela, on peut par exemple prévoir deux chaînes sans fin 32 com- portant des-dents-ou taquets extérieur? -33-en correspondance qui. - quand ils viennent pincer la gaine, déterminent le fond de la poche dans laquelle est injectée la matière.
La gaine n'étant pas fermée de manière définitive, il convient de main- tenir le fond de la poche en position fermée jusqu'à ce que la matière soit suffisamment solide pour qu'elle ne se déforme pas. Chaque paire de taquets correspondant reste donc en position rapprochée suffisam- ment longtemps pour que la matière ait le temps de se figer, qu'elle soit thermofusible, thermoplastique ou tixtrope Bien que l'on ne l'ait pas représenté, on peut réaliser à la sortie des chaînes 32 un maintien mécanique de la gaine sur les languettes de ma- tiére dans les zones amincies, par exemple par agrafage, par piqûres par moletage ou analogue.
En ce qui concerne les conditions d'alimentation, aussi bien pour la machine de la figure 2 que pour celle de la figure 3, on pourra opérer soit sous pression ambiante, soit en surpression, soit en basse pression. Quand on opère à la pression ambiante, la buse d'injection 28 est directement reliée à la réserve de matière à travers 1.:':le vanne 34
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quand la matière est injectée sous pression, il suffit d'interposer entre la vanne 34 et la réserve de matière une pompe ; enfin, si on maintient la matière sous vide, on peut utiliser un dispositif tel que celui représenté schématiquement 1 la figure 4.
Ce dispositif com- porte un réservoir 35 de matière sous basse pression, un doseur ou sas 36 connecté au réservoir 35 par une vanne 37 et enfin une autre vanne 38 débouchant dans la buse d'injection 28. Ce dispositif per- met de maintenir la matière en basse pression jusqu'à son injection dans la poche.
Les produits fournis par la machine de la figure 2 se présentent sous la forme de pains 32 reliés par des languettes souples 40 constituées uniquement par la gaine pincée. Au contraire, les produits obtenus avec la machine de la figure 3 sont constitués: par des pains 41 de forme identique aux pains 39 et séparés par des languettes 42 plus ou moins rigides puisqu'elles comportent une épaisseur de matière.
La matière injectée peut se présenter sous diverses fermes. s'il s'agit d'une matière tixotrope, elle est injectée sous forme de liquide, et s'il s'agit d'une matière thermofusible ou thermoplastique. elle peut Sire injectée soit sous forme homogène soit sous forme de paillettes ou de grains, suivant qu'on lui ait fait subir un traitement mécanique préalable ou
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Process for the molding and conditioning of material by change of state, machine for carrying out the process and product obtained. The present invention relates to processes and machines for the molding and conditioning of materials. which undergo a change of physical state, as well as to the * obtained * products.
The materials treated according to the invention are hot-melt materials, that is to say materials which change from the solid state to the liquid state above a certain temperature, the materials
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thermoplastics, i.e. materials which gradually change from the solid state to the plastic state and then to the liquid state over a relatively wide temperature range, and tixotropic materials, i.e. - say matters which, at rest, are in the solid state, and which when agitated, are more or less liquid.
The main object of the invention is to facilitate the operations of molding and packaging these materials and to present a product which can easily be handled and used.
Its main object is a process for continuously molding and conditioning material by change of state, characterized in that the material to be molded is brought under physical conditions corresponding to its deformable state in pockets. formed in a flexible sheet material, the adjacent pockets being separated by transverse pinches made before or just after the filling of the pockets and at least partially closing the communication between two adjacent pockets.
The physical conditions which allow the material to be handled in its deformable state can be separately or in combination of thermal conditions, pressure, agitation, depending on the nature of the material. Thus, for hot-melt or thermoplastic materials, one will operate at a temperature at which the materials flow easily, while for tixotropic materials, the material will be maintained until it is injected into the mold.
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in the agitated state.
According to a particularly advantageous technique, the material will be handled under vacuum, whether it is hot-melt, thermoplastic or tixotropic, which makes it possible, as the case may be, to lower the melting temperature, and consequently to save, d 'on the one hand the calories for heating and, on the other hand, time for cooling, to maintain the fixotropic material in the liquid state or more or less pasty for a relatively low level of agitation.
As for the sheet itself, its physical resistance characteristics will naturally be adapted to the material treated, in particular as regards its thermal resistance,
The invention will be better understood with the aid of the description which follows and of the accompanying drawing, relating to two preferred embodiments of the invention.
FIG. 1 of the drawing schematically represents a first embodiment of a machine according to the invention, applying the method.
FIG. 2 is a schematic representation of another embodiment of a machine according to the invention.
Figure 3 is a view similar to Figure 1 of a variant.
Figure 4 shows a device for operating an empty August.
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In the embodiment shown in FIG. 1, the machine comprises a battery of molds 1, 2, 3, arranged vertically and side by side. These molds are for example made of sheet metal. They include at their upper receiving parts chutes 4 above which is arranged at least one injection nozzle 5 connected to the supply system 6 Depending on the case, there will be a single nozzle 5 selectively movable above the chutes. 4, or else three fixed chutes 5 each corresponding to a chute.
Inside each mold 1, 2, 3, there is a deformable sheath
7 in the form of a pocket closed at its lower part and open at its upper part, and intended to receive the molding material. The molds have 8 constrictions which in each mold determine partially separate volumes, for example three volumes
9, 10 and 11 the volume 10 communicating with the chute 4 in 14.
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These constrictions, shown schematically, are preferably constituted by movable tabs which, at the start of the molding operation are in a separated position to facilitate the passage of the material from the top to the bottom of each mold, and which, after the injection operation, are brought together in position. represented.
In operation, the material, maintained in a physical state such that it can be easily deformed, is injected through the nozzle 5, successively into each mold 1, 2,3. By gravity, the material flows into the mold which it ends up filling. If it is about
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of a thermofusible or thermoplastic material, the decrease in the volume of material contained in each of the enclosures 9, 10, it is due to the thermal conta'action. In this case, it is the outer surface of the material that begins to harden while the cores remain molten or at least plastic longer.
Therefore, at the same time as this decrease in volume occurs, it is compensated by a higher supply of material. If it is a tixotropic material the decrease in volume is due simply to the hardening and the compensation ie is carried out in the same way except that the material hardens uniformly.
As regards the sheath, the material of which it is made will be chosen as a function of the product to be conditioned and, where appropriate, of the method of retention at the level of the constrictions. Among the parameters, mention will be made in particular of the thermal resistance of the sheath and its mechanical resistance.
As for the molded material, it may for example be para. fine, petroleum or coal pitches, or in the case of tixotropic matter, fats.
As for the method of retaining the sheath at the level of the constrictions, it can be done in any desired manner, for example by partial welding, leaving communication ducts between the strands, by stapling on the solidified material, or even by stitching.
Naturally, the welds will be done before the introduction of the sheath d
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...... -; ... "- .... - - r - in the mold while the punctures' or staples will be made once the product is molded
As for the machine itself, it may include molds such as those which have been shown but arranged in a different way. Thus, by using an injection nozzle grinder 5, the molds could be distributed along a merry-go-round moving under the nozzle.
In the case where a hot-melt or thermoplastic material is molded, it can be either in a homogeneous form, or in the form of flakes or granules when it undergoes a mechanical treatment beforehand. In the latter case, the outer surface of the grains consists of an already hardened crust while the core is still in the liquid state or at least pasty; after injection into a mold, a thermal equilibrium is created between the grains which again become deformable and which by gravity settle; in this case, a significant volume shrinkage is created due to the initial presence of air between the grains. This volume shrinkage is, as we have seen, compensated by supplying material from the upper gullies 4.
Once finished, the product is in the form of a succession of rigid bars, wrapped in the same protective sheath, which are connected by strips of material. For storage and port trance, it is sufficient to stack groups of loaves, three loaves per group in the example chosen after having broken, cut or separated from any ma-
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deny the last upper tab that reiied the bread of the volunce
9 to the material residues initially contained in the Boulotte 4.
In Figure 2, there is shown at 21 a deformable sheet supplied from a roll 22 the two longitudinal edges 23 and 24 of this sheet are brought together * mechanically at 25 and then welded at 26, for example by welding. .
Downstream from point 26, a clamping of the sheath thus formed is produced at 27, which can be done for example also by partial or total welding. So. a pocket is formed between points 26 and 27.
This pocket is supplied by distribution means 28 of deformable material to be molded, these means being connected to the fuel systems.
When operating by welding at 27, the weld is sufficiently strong so that the bottom of the pocket cannot be kept mechanically closed.
Downstream of the pent 27, there are therefore loaves of material such as 29 separated by thinned zones such as 30. These loaves, the content of which is acore in the deformable state, have a more shape because it is less curly, as shown.
This is why they can be made to pass between forming elements such as 31 which, in addition to their role of determining flat faces on the breads, can be cooling plates, when dealing with
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with thermoplastic or hot-melt materials, to quickly cool breads. In Figure 3, there is shown in the same way the sheet 21 delivered from the roll 22 and whose edges
23 and 24 are secured at 26. This time, the operation is not carried out by welding but by simple partial mechanical clamping of the sheath.
For this, one can for example provide two endless chains 32 comprising teeth or outer cleats? -33-in correspondence which. - when they pinch the sheath, determine the bottom of the pocket in which the material is injected.
Since the sheath is not permanently closed, the bottom of the pocket should be kept in the closed position until the material is strong enough so that it does not deform. Each pair of corresponding cleats therefore remains in a close position long enough for the material to have time to set, whether it is hot-melt, thermoplastic or tixtropic Although we have not shown it, we can achieve the output of the chains 32 a mechanical retention of the sheath on the tabs of material in the thinned areas, for example by stapling, by stitching by knurling or the like.
As regards the supply conditions, both for the machine of FIG. 2 and for that of FIG. 3, it is possible to operate either under ambient pressure, or under overpressure, or under low pressure. When operating at ambient pressure, the injection nozzle 28 is directly connected to the material reserve through 1: ': the valve 34
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when the material is injected under pressure, it suffices to interpose a pump between the valve 34 and the material reserve; finally, if the material is kept under vacuum, a device such as that shown diagrammatically in FIG. 4 can be used.
This device comprises a reservoir 35 of material under low pressure, a metering device or lock 36 connected to the reservoir 35 by a valve 37 and finally another valve 38 opening into the injection nozzle 28. This device makes it possible to maintain the pressure. material at low pressure until it is injected into the pocket.
The products supplied by the machine of FIG. 2 are in the form of loaves 32 connected by flexible tongues 40 formed only by the pinched sheath. On the contrary, the products obtained with the machine of FIG. 3 are constituted by: loaves 41 of identical shape to loaves 39 and separated by more or less rigid tongues 42 since they have a thickness of material.
The injected material can come under various trusses. if it is a tixotropic material, it is injected in the form of a liquid, and if it is a thermofusible or thermoplastic material. it can be injected either in homogeneous form or in the form of flakes or grains, depending on whether it has been subjected to a prior mechanical treatment or