Procédé de moulage d'objets en matière plastique expansée
et machine pour la mise en oeuvre du procédé
La présente invention a pour objet un procédé de moulage d'objets en matière plastique expansée selon lequel des granules de matière plastique sont amenées dans un moule qui est chauffé et dans lequel elles sont expansées sous l'action d'un flux de vapeur pour s'agglomérer et prendre après expansion la forme du moule, l'objet terminé étant retiré par ouverture du moule, caractérisé en ce que dès son ouverture pour l'extraction de l'objet fini, le moule est soumis à une opération de préchauffage se prolongeant pendant la fermeture du moule et son nouveau remplissage de granules de matière plastique, de manière que le temps nécessaire au préchauffage du moule se superpose au temps nécessaire à sa fermeture et à son remplissage en vue de former un nouvel objet.
L'invention a également pour objet une machine pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comprenant un moule formé d'au moins deux coquilles, des moyens permettant d'éloigner, respectivement de rapprocher l'une de l'autre lesdites coquilles pour ouvrir, respectivement fermer le moule, des moyens de chauffage et des moyens de refroidissement permettant de chauffer, respectivement de refroidir le moule, une adduction de vapeur permettant de faire agir celle-ci dans le moule une fois rempli de granules de matière plastique pour en provoquer leur expansion et mise en forme, caractérisée en ce que l'une au moins des coquilles est creuse, son évidement interne étant susceptible d'être mis en communication avec l'adduction de vapeur pour provoquer le préchauffage du moule, cette coquille présentant des ajutages destinés à l'amenée de vapeur dans le moule,
des moyens permettant d'éviter tout passage de vapeur dans ces ajutages pendant l'opération de préchauffage, de sorte que la vapeur ne soit introduite dans la forme déterminée par le moule qu'une fois celle-ci remplie de granules.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution d'une machine pour la mise en oeuvre du procédé revendiqué.
La fig. 1 est une vue en coupe du moule d'une telle machine;
la fig. 2 est un diagramme montrant l'échelonnement dans le temps des différentes opérations de la machine;
la fig. 3 est une vue en coupe du moule selon une seconde forme d'exécution de cette machine, dont
la fig. 4 montre le diagramme de fonctionnement;
la fig. 5 montre, en coupe, une troisième forme d'exécution du moule de cette machine, dont
la fig. 6 montre le diagramme de fonctionnement.
Ce procédé de moulage d'objets en matière plastique expansée, par exemple des styropores, consiste à amener des granules de matière plastique dans un moule qui est chauffé et dans lequel elles sont expansées sous l'action d'un flux de vapeur pour s'agglomérer et prendre après expansion la forme du moule. L'objet terminé est retiré après ouverture du moule. Dans les procédés de moulage connus du genre indiqué ci-dessus, chaque opération est bien déterminée dans le temps et se fait successivement l'une par rapport à l'autre.
Ainsi, le moule n'est ouvert qu'après refroidissement et n'est réchauffé pour le cycle suivant qu'après avoir été refermé et avoir été rempli des nouvelles granules destinées à la formation de l'objet suivant. Lu résulte de cette succession d'opérations que le cycle complet de fonc tionnement de la machine pour la mise en forme d'un objet est relativement long. Le procédé faisant l'objet de l'invention a pour but de diminuer le temps nécessaire à un cycle d'opérations complet. Il est caractérisé par le fait qu'après avoir refroidi le moule et l'avoir ouvert pour extraire un objet fini, dès cette ouverture du moule, celui-ci est soumis aux opérations de préchauffage se prolongeant durant la fermeture du moule et pendant son nouveau remplissage de granules de matière plastique.
Ainsi, le temps nécessaire au préchauffage du moule se superpose au temps nécessaire à sa fermeture et à son remplissage, ce qui permet de gagner un temps appréciable sur un cycle complet.
La fig. 1 représente un moule indiqué de façon générale par le chiffre de référence 1. Ce moule est constitué de deux parties, une coquille fixe 2 et une coquille mobile 3 susceptibles d'être déplacées à l'aide de vérins pour ouvrir le moule, respectivement pour le fermer. La pièce à former en matière plastique prendra donc la forme de l'espace 4 compris entre les coquilles 2 et 3 de ce moule 1. Comme le montre la fig. 1, la coquille 2 est creuse et son évidement interne est séparé en deux compartiments 5 et 6. Une tubulure d'adduction de vapeur 7 débouche dans le compartiment 5. Cette tubulure 7 est commandée par une vanne 8. Une seconde tubulure d'adduction de vapeur 9 débouche dans le compartiment 6. Elle est commandée par une vanne 10. Une conduite 11 commandée par une vanne 12 permet l'évacuation du compartiment 5.
Dans ce compartiment 5, plonge une tubulure 13 percée d'une série de trous 14 constituant une rampe. Cette tubulure 13 est destinée à l'amenée de l'eau de refroidissement qui doit être pulvérisée par les trous 14 contre la paroi interne de la coquille 2. L'alimentation en eau de cette tubulure 13 est commandée par une vanne 15. Entre la cloison 16 de séparation des deux compartiments 5 et 6 et la paroi 17 de la coquille 2, sont disposés des canaux 18 débouchant dans des ajutages 19 situés dans cette paroi 17. Ces ajutages 19 sont destinés à permettre l'amenée de vapeur dans espace 4, une fois ledit espace complètement rempli de matière plastique pour provoquer l'expansion de celle-ci. Dans cette forme d'exécution, les canaux 18 sont constitués eux-mêmes par des tubes souples en matière plastique.
Le fonctionnement de cette première forme d'exécution de machine à mouler des objets en matière plastique expansée se fait selon les opérations suivantes, représentées schématiquement sur le diagramme de la fig. 2. Cette fig. 2 est, en fait, le diagramme d'un cycle complet s'étendant sur environ 50 secondes.
La ligne I, en regard de laquelle est marquée l'indication moule , montre le temps nécessaire à l'ouverture des deux coquilles 2 et 3 du moule pour permettre l'extraction d'une pièce formée, ainsi que la nouvelle fermeture du moule par rapprochement des coquilles 2 et 3.
La ligne II du diagramme marquée remplissage , représente le temps nécessaire au remplissage de l'espace 4 par les granules. Ces granules sont amenées par une canalisation 20 et ceci à l'aide d'air comprimé. Une soupape 21 permet l'obturation de l'embouchure de la canalisation 20 dans l'espace 4.
La ligne III du diagramme indiquée préchauffage montre que cette opération, qui consiste à envoyer de la vapeur dans le compartiment 5 par ouverture de la vanne 8, commence dès l'ouverture du moule 1 pour se terminer environ à la moitié de la durée du cycle complet.
La ligne IV de ce diagramme marquée évacua tion , indique le temps pendant lequel la vanne 12 est ouverte pour permettre l'évacuation, soit de l'eau de refroidissement, soit de l'eau de condensation, hors du compartiment 5.
La ligne V du diagramme indiquée chauffage , montre la durée pendant laquelle la vanne 10 est ouverte pour permettre l'envoi de vapeur dans le compartiment 6, à partir de celui-ci et à travers les canaux 18 et les ajutages 19, dans l'espace 4, pour provoquer l'expansion des granules de matière plastique.
Enfin, la ligne VI du diagramme, indiquée eau , montre la période d'aspersion de l'intérieur du compartiment 5 par de l'eau de refroidissement, aspersion provoquée par l'ouverture de la vanne 15.
En bref, dès l'ouverture du moule 1 pour en extraire la pièce formée, la vanne 15 d'amenée d'eau est fermée, ainsi que la vanne 12 d'évacuation, alors que la vanne 8 d'amenée de vapeur de préchauffage est ouverte, ce qui permet de préchauffer le moule avant et pendant son remplissage par les granules de matière plastique. Environ à la moitié du cycle de préchauffage, la vanne 10 est ouverte pour provoquer le chauffage direct des granules par la vapeur insufflée dans l'espace 4 par les ajutages 19. Environ à la moitié de la durée du cycle, les vannes 8 et 10 sont fermées, alors que la vanne d'évacuation 12 est ouverte et que la vanne d'amenée d'eau 15 est également ouverte pour refroidir le moule et la pièce qui vient d'être formée dans celui-ci.
Dès l'ouverture du moule à la fin de la période de refroidissement, c'est-à-dire à la fin du cycle, les opérations qui viennent d'être décrites recommencent pour un nouveau cycle de formation d'une nouvelle pièce.
La seconde forme d'exécution de machine représentée à la fig. 3 comprend également un moule 1 formé de deux coquilles 2 et 3, moule entre les coquilles duquel est délimité un espace 4 pour la mise en forme des pièces. Dans cette forme d'exécution, la coquille 2 présente un évidement interne unique 5 dans lequel débouche une conduite de vapeur unique 7 commandée par une vanne 8. Cette forme d'exécution comprend également la tubulure 13 d'amenée d'eau commandée par la vanne 15. Dans la paroi 17 de la coquille 2 débouchent également les ajutages 19 constituant les embouchures de canaux 18. Toutefois ceux-ci, au lieu d'être constitués par des tubes en matière plastique souple sont, dans ce cas, constitués par des tubes rigides.
Leur ouverture 22 doit pouvoir être commandée pour être ouverte ou fermée, selon que l'on veut provoquer l'injection de vapeur dans l'espace 4, ou non. La commande de toutes les ouvertures 22 des canaux 18 se fait par un organe obturateur 23 en forme de plateau, susceptible d'être recouvert d'une garniture d'étanchéité, par exemple d'une plaque de caoutchouc. Ce plateau 23
est commandé par une tige 24 à mouvement axial,
commandée à partir d'un mécanisme quelconque à
vérins, pneumatique ou autres. Le compartiment 5 est également muni de la tubulure d'évacuation 1 1 commandée par la vanne 12.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exécuti on est semblable à celui de la première, comme
cela ressort de l'étude du diagramme montré à la fig. 4. Les lignes I, II et VI de ce diagramme, indiquées moule , remplissage et eau , c'est-àdire refroidissement, sont donc identiques à celles de la fig. 2. Par contre, la ligne III est indiquée
vapeur pour bien faire remarquer qu'une seule vanne 8 commande l'adduction de vapeur dans l'unique compartiment 5. C'est donc la même vapeur utilisée aussi bien pour le préchauffage que pour alimenter les ajutages 19 qui est employée à partir de ce compartiment unique 5.
Quant à la ligne V indiquée obturateur , elle montre donc la période du cycle pendant laquelle l'obturateur 23 ouvre les embouchures 22 et permet l'envoi de vapeur dans l'espace 4.
La troisième forme d'exécution représentée à la fig. 5, montre une machine dans laquelle le moule 1 présente les mêmes organes principaux composant déjà la machine représentée à la fig. 1. La coquille 2 de ce moule comporte donc également deux compartiments 5 et 6. Toutefois, la conduite 9 d'amenée de vapeur dans le compartiment 6 dérive directement de la conduite 7 commandée par la vanne 8 amenant la vapeur dans le compartiment 5. La conduite 9 n'est pas commandée par une vanne. Toutefois, la commande de l'envoi de vapeur à travers les ajutages
19 se fait à l'aide d'un organe obturateur 23 du même genre que celui représenté à la fig. 3, organe 23 commandé par une tige 24 et destiné à obturer (voir position indiquée en pointillé), respectivement à découvrir les embouchures 22 des canaux 18.
Dans cette troisième forme d'exécution représentée à la fig. 5, les organes déjà indiqués dans les fig. 1 et 3 sont repérés par les mêmes chiffres de référence.
Le fonctionnement de cette dernière forme d'exécution est pratiquement identique à celui de la première représentée à la fig. 1. En se référant au diagramme de la fig. 6, les lignes I, il, IV et VI sont semblables à celles de la fig. 2 et représentent les mêmes opérations. Par contre, la ligne III indiquée vapeur montre bien qu'une seule adduction de vapeur se fait de manière commandée dans la coquille 2 par la vanne 8. Quant à la ligne V indiquée obturateur , elle montre la période du cycle pendant laquelle l'obturateur 23 est éloigné des embouchures 22 pour permettre le passage de vapeur en direction des ajutages 19. Le fonctionnement général de cette dernière forme d'exécution est donc semblable à celui des deux précédentes formes d'exécution décrites.
Pour éviter que dans les formes d'exécution selon les fig. 1 et 5 toute la zone délimitant le compartiment 6 soit soumise, comme la zone du compartiment 5, à de grandes variations de température du fait des périodes de préchauffage à la vapeur et de refroidissement à l'eau, il est indiqué de munir la cloison 16, du côté du compartiment 5, d'un revêtement d'isolation thermique, de manière à réduire la masse métallique du moule soumise aux variations de température.
De nombreuses variantes d'exécution pourraient être réalisées de cette machine à former les matières plastiques. En particulier, on pourrait imaginer d'autres dispositifs de commande des canaux 18 d'alimentation des ajutages 19. Entre autres, dans la forme d'exécution selon fig. 3, chaque ajutage 19 pourrait être commandé par un organe obturateur particulier unique, par exemple un clapet maintenu en position de fermeture par un ressort taré ne permettant l'ouverture du clapet que lorsque la pression dans le compartiment 5 atteint une valeur donnée.
Dans ce cas, après que le préchauffage à la vapeur a été effectué, on fermerait la vanne d'évacuation 12 pour provoquer une élévation de la pression dans le compartiment 5, élévation de pression provoquant l'ouverture des clapets individuels de commande de chaque ajutage 19 et l'entrée de vapeur dans la forme 4. En variante encore, on pourrait prévoir un organe obturateur soumis à l'action d'un élément bimétallique à effet retardé, réglé de manière que l'ajutage 19 soit fermé par l'obturateur alors que le moule 1 est froid et ne s'ouvre sous l'effet de l'élément bimétallique qu'après la période de préchauffage.
REVENDICATIONS
I. Procédé de moulage d'objets en matière plastique expansée selon lequel des granules de matière plastique sont amenées dans un moule (1) qui est chauffé et dans lequel elles sont expansées sous l'action d'un flux de vapeur pour s'agglomérer et prendre après expansion la forme du moule (1), l'objet terminé étant retiré par ouverture du moule (1), caractérisé en ce qu'après avoir refroidi le moule (1) et dès son ouverture pour l'extraction de l'objet fini, le moule est soumis à une opération de préchauffage se prolongeant pendant la fermeture du moule et son nouveau remplissage de granules de matière plastique, de manière que le temps nécessaire au préchauffage du moule (1) se superpose au temps nécessaire à sa fermeture et à son remplissage en vue de former un nouvel objet.