Machine pour la formation d'alvéoles dans une feuille mince de matière thermoplastique
I1 existe déjà des machines permettant la fabrication en continu de feuilles minces alvéolées de matière plastique au moyen de tambours portant des moules ou matrices, dont les creux sont à la forme des alvéoles à obtenir dans la feuille de matière plastique alimentant la machine. Mais la plupart de ces machines sont relativement compliquées et souvent d'un très grand encombrement.
La présente invention a pour objet une machine pour la formation d'alvéoles dans une feuille mince de matière thermoplastique.
C'est pour ce problème de la formation en continu d'alvéoles dans une bande de matière plastique mince qu'a été conçue la machine qui fait l'objet de la présente invention.
Le but essentiel de l'invention est de réaliser une bande alvéolée dont les dimensions initiales sont conservées, c'est-à-dire qui ne présente aucun retrait (en particulier dans le sens latéral), ce qui évite d'avoir, à la sortie de la machine, à recouper les bords externes de la bande pour leur donner une configuration bien rectiligne, avec des bords parallèles. On évite ainsi des pertes de matière et on obtient une bande continue alvéolée parfaite, ne nécessitant, à la sortie de la machine, aucune opération ultérieure, sauf un simple éventuel sectionnement transversal, si l'on désire des feuilles ou éléments alvéolés séparés.
L'invention a pour objet une machine pour la formation d'alvéoles dans une feuille mince de matière thermoplastique, ladite machine comprenant un tambour portant une série de matrices qui coopèrent avec des dispositifs pneumatiques de formation des alvéoles et étant caractérisée par le fait qu'elle comporte un deuxième tambour dont l'axe est parallèle au premier et qui est animé d'un mouvement de rotation continu synchrone de celui du tambour porte-matrices, le second tambour présentant des ajours de dimensions correspondant sensiblement à celles des alvéoles des matrices et destinés au passage d'un rayonnement calorifique intense provenant d'un dispositif fixe de chauffage, monté à l'intérieur du second tambour, au voisinage de sa périphérie,
sensiblement sur la ligne joignant les axes de rotation des deux tambours pour chauffer quasi instantanément la feuille de matière thermoplastique, tandis que les parties pleines bordant les ajours de ce second tambour masquent les parties de ladite feuille en contact avec la périphérie non alvéolées de la matrice et soustraient ces parties à l'action du rayonnement calorifique.
Dans une forme d'exécution préférée de l'objet de l'invention, la machine présente les axes des deux tambours précités, susceptibles d'avoir un léger mouvement relatif de translation l'un par rapport à l'autre, pour permettre le passage des arêtes des matrices devant le tambour à ajourages, les parties pleines limitant les ajours du tambour supérieur sont munies, sur leur pourtour, d'éléments en matière élastique assurant par pression le maintien de la feuille contre les bords de la matrice en position d'action et assurant l'étanchéité au moment de l'aspiration ou de la pression utilisée pour la formation des alvéoles ; en variante, les éléments élastiques de pression d'étanchéité, au lieu d'être placés sur le tambour supérieur, peuvent aussi bien être placés sur le tambour inférieur.
Enfin, dans une autre forme d'exécution, la machine peut comporter des moyens de préchauffage de la feuille de matière thermoplastique agissant avant que celle-ci ne vienne en position de serrage entre les deux tambours.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique de la machine.
La fig. 2 est une vue en coupe à une échelle différente d'une partie des deux tambours utilisés de la machine de la fig. 1, la coupe étant faite perpendiculairement aux axes des tambours.
La fig. 3 est une coupe verticale, faite suivant 111-111 de la fig. 1.
Ainsi, selon le dessin, la machine comporte deux tambours 1 et 2 tournant en sens inverse et animés d'un mouvement synchrone grâce à leur entraînement au moyen d'une chaîne 3 passant sur des roues à chaîne 4 et 4', entraînant les arbres 5 et 5' des deux tambours 1 et 2, et sur des roues à chaîne 6 et 7 dont l'une au moins, par exemple la roue à chaîne 7, est reliée à un arbre moteur 8 (voir fig. 3).
L'arbre 5 du tambour inférieur 1 est monté, d'une façon fixe, dans le bâti 9 de la machine. Le tambour 1 est monté sur cet arbre fixe au moyen des roulements 10.
Le tambour supérieur 2 est monté au moyen de roulements 10' sur son arbre 5' qui est monté à coulissement sur deux colonnes 11, de façon à permettre un léger déplacement vertical de l'arbre 5' portant le tambour 2. Des ressorts de rappel 12 tendent toujours à appliquer le tambour supérieur contre les matrices du tambour inférieur. Ce léger mouvement vertical permis au tambour 2 est utile pour assurer une bonne application du tambour supérieur contre les matrices portées par le tambour inférieur et pour permettre de compenser les différences résultant du fait que, comme on le verra, le tambour inférieur, avec ses matrices, a un contour polygonal, comme éventuellement peut l'avoir aussi le tambour supérieur.
Le tambour inférieur est le tambour porte-matrices. I1 comporte une couronne, à contour polygonal 13, sur les faces planes de laquelle viennent se fixer, par tout moyen convenable, tel que des vis 14, les matrices 15 destinées à la formation des alvéoles dans la matière plastique.
Les alvéoles pourraient être creusés directement dans la surface du tambour polygonal, au lieu d'appartenir à des matrices rapportées.
Dans la machine représentée, ces matrices présentent plusieurs alvéoles, dont le nombre peut d'ailleurs être quelconque.
La machine représentée fonctionne par aspiration, les creux des matrices sont reliés par un canal d'aspiration 16 au moins, à un canal central 17, sensiblement parallèle aux axes 5 et 5' des tambours, le canal étant fermé à l'une de ses extrémités, l'autre débouche en regard d'un orifice 18 pratiqué dans le flasque latéral du tambour 1. Contre ce flasque et en regard des différents orifices 18, se trouve une tête d'aspiration 19 du conduit d'aspiration 20, relié à la source d'aspiration par un tuyau flexible, non représenté, et qui est poussé en contact avec le flasque du tambour 1 par un ressort 21.
Le tambour supérieur 2 est un tambour ajouré, présentant de larges ouvertures qui permettent le chauffage de la bande de matière thermoplastique f.
Cette bande mince venant du rouleau d'alimentation 22 vient entre les deux tambours 1 et 2 et se trouve entraîné par eux. La dimension des ajours du tambour 2 est telle que la distance, existant entre les axes des parties pleines 23 limitant lesdits ajours, soit égale à la longueur > des matrices 15 - la longueur étant la dimension dans la direction de déplacement du tambour.
Pour assurer l'application de la feuille de matière plastique f contre les matrices 15 qui se trouvent au contact du tambour 2, on a prévu, encastrés dans les parties pleines 23 du tambour ajouré 2, des éléments de matière élastique (caoutchouc, par exemple) 24.
En variante, les éléments de matière élastique des parties pleines du tambour supérieur pourraient être logés entre les matrices 15, vers les angles du polygone du tambour inférieur, car ils sont susceptibles d'assurer l'étanchéité tout en étant soustraits à l'action de la source de chaleur.
Ces éléments élastiques 24 serrent la feuille de matière plastique f, au moment où l'aspiration s'exerce sur elle, ils assurent l'étanchéité indispensable pour que sous l'effet du vide, la partie libre et chauffée de la feuille vienne en contact avec le fond des alvéoles.
Le dispositif de chauffage 25, dont le rayonnement calorifique s'exerce à travers l'ajour du tambour 2 lorsque ce dernier se trouve disposé en regard de la matrice 15 en contact avec le tambour 2, est monté au moyen d'une noix 26 sur l'arbre 5' du tambour 2, ce qui permet de régler sa position angulaire, de telle façon que la tête de chauffage 25 puisse être en regard de la partie de la feuille à chauffer. Cette tête de chauffage 25 peut porter soit des tubes à infrarouges ou des fils résistants 27 enroulés en tension sur des blocs de stéatite 28 ou toute autre source chauffante appropriée.
Cette tête de chauffage 25 peut être réalisée, comme on l'a représenté à la fig. 3, en deux parties coulissantes, de façon qu'elle soit extensible pour tenir compte de l'allongement des fils résistants, la partie mobile de cette tête étant soumise à l'action d'un ressort 29, lorsque l'on utilise ce procédé de chauffage.
La position de la tête de chauffage 25, quel que soit d'ailleurs le mode de chauffage utilisé, est réglable par coulissement sur son bras de support 30, pour qu'elle puisse être placée de façon que le chauffage de la bande de matière thermoplastique, qui est très mince, se fasse dans toute la masse avec la plus grande rapidité, l'aspiration se produisant, pour ainsi dire, presque simultanément avec le chauffage quasi instantané de la matière. Pour pouvoir rapprocher le plus possible la tête 25 de la feuille de matière plastique, l'épaisseur du tambour supérieur 2 est aussi faible que le permet la résistance mécanique minimum nécessaire.
En outre, les éléments d'étanchéité en caoutchouc 24 se trouvent, du fait de leur encastrement dans l'un ou l'autre des tambours, soustraites aux radiations directes puissantes de la tête de rayonnement calorifique 25. D'autre part, ces bandes de caoutchouc 24 n'ont pas besoin d'être très épaisses du fait que le tambour supérieur 2 est mobile par coulissement sur les montants 1 1 et peut descendre de quelques millimètres à chaque mise en position du tambour 1 et éventuellement aussi du tambour 2.
La rotation des tambours s'effectuant en fait à allure modérée, l'opération de rappel du tambour 2 se fait sans heurts par l'action des ressorts 12 qui aident à assurer en même temps l'étanchéité de la fermeture du dispositif au moment de l'aspiration.
En variante, il peut exister un dispositif de préchauffage de la feuille, utile notamment pour certaines matières plastiques. Ce dispositif de préchauffage sera généralement moins puissant que le dispositif principal 25. Il sera constitué soit d'une seconde tête de chauffage 31 venant se placer à côté de la tête de chauffage 25 (voir fig. 2), soit de deux plaques chauffantes 32 entre lesquelles passe la bande de matière plastique f, avant de venir entre les deux tambours 1 et 2 (voir fig. 1).
La formation d'alvéoles dans la feuille de matière plastique f se fait d'une façon très simple, très rapide et très efficace, le chauffage et l'aspiration de la partie de la feuille à alvéoler se faisant quasi simultanément et le refroidissement étant instantané du fait que la matière plastique chaude vient s'appliquer sur les parois pratiquement froides de la matrice. Dans ces conditions, la bande alvéolée sort de la machine, stabilisée dans sa forme, et le démoulage de cette bande alvéolée se fait aisément du fait que les matrices ne sont pratiquement pas chaudes.
Les parties planes de la bande plastique qui entourent les alvéoles, n'ayant pas reçu de chaleur, restent à l'état vierge, sans modification sensible de leur structure, et la formation des alvéoles est prise sur la matière de l'épaisseur même des alvéoles. Les feuilles ou bandes alvéolées introduites dans la machine ressortent de celle-ci pratiquement sans déformation, donc avec la même largeur. I1 n'est donc pas nécessaire, dans ces conditions, de prévoir un rognage de la feuille ou de la bande alvéolée: I1 n'y a donc pas de perte de matière.
L'absence de déformation des parties planes entourant les alvéoles permet de faire passer, dans la machine, des feuilles de matière plastique portant des impressions repérées.
Avec la machine décrite, il est également possible de passer d'une fabrication à une autre par simple changement des matrices fixées sur le tambour 1.
Si les alvéoles ont été creusés directement dans la surface du tambour inférieur, on change le tambour, opération facile et rapide.
Dans une variante, au lieu d'utiliser un dispositif d'aspiration pour la formation des alvéoles, on pourrait utiliser un dispositif à pression. Dans ce cas, les moyens pneumatiques devraient être placés sur le tambour supérieur 2, mais seraient de conception sensiblement analogue au dispositif d'aspiration décrit.
Dans ce cas, la pression s'exerce brusquement au moment où les parties de la bande plastique à alvéoler sont chauffées à cceur, ou presque simultanément.
Enfin, on pourrait combiner pression et aspiration dans la même machine, notamment si l'on traite certaines matières plastiques dont l'épaisseur est supérieure à celle pour laquelle la machine a été établie.
Dans cet exemple, on a convenu de traiter des bandes ayant une épaisseur de l'ordre de '/io de mm, mais la machine décrite permettrait de traiter des feuilles d'épaisseur encore beaucoup plus faible, mais aussi, suivant les matières utilisées, on pourrait traiter des bandes ayant une épaisseur sensiblement plus forte pouvant même aller jusqu'à 2/lob de mm.
Machine for forming cells in a thin sheet of thermoplastic material
I1 already exist machines allowing the continuous manufacture of thin cellular sheets of plastic material by means of drums carrying molds or dies, the hollows of which are in the shape of the cells to be obtained in the sheet of plastic material feeding the machine. But most of these machines are relatively complicated and often very bulky.
The present invention relates to a machine for forming cells in a thin sheet of thermoplastic material.
It is for this problem of the continuous formation of cells in a strip of thin plastic material that the machine which is the object of the present invention has been designed.
The essential aim of the invention is to produce a honeycomb strip whose initial dimensions are preserved, that is to say which does not exhibit any shrinkage (in particular in the lateral direction), which avoids having, at the out of the machine, to cut the outer edges of the strip to give them a very rectilinear configuration, with parallel edges. Material losses are thus avoided and a perfect honeycomb continuous strip is obtained, requiring no subsequent operation at the exit of the machine, except a possible simple transverse sectioning, if separate sheets or honeycomb elements are desired.
The subject of the invention is a machine for forming cells in a thin sheet of thermoplastic material, said machine comprising a drum carrying a series of dies which cooperate with pneumatic devices for forming cells and being characterized in that it comprises a second drum whose axis is parallel to the first and which is driven by a continuous rotational movement synchronous with that of the die-holder drum, the second drum having openings of dimensions corresponding substantially to those of the cells of the dies and intended for the passage of intense heat radiation coming from a fixed heating device, mounted inside the second drum, near its periphery,
substantially on the line joining the axes of rotation of the two drums to heat the thermoplastic sheet almost instantaneously, while the solid parts bordering the openings of this second drum mask the parts of said sheet in contact with the non-honeycomb periphery of the matrix and subtract these parts from the action of heat radiation.
In a preferred embodiment of the object of the invention, the machine has the axes of the two aforementioned drums, capable of having a slight relative translational movement with respect to one another, to allow the passage of the edges of the dies in front of the perforated drum, the solid parts limiting the openings of the upper drum are provided, on their periphery, with elements of elastic material ensuring by pressure the maintenance of the sheet against the edges of the die in position of action and sealing at the time of suction or pressure used for the formation of the alveoli; alternatively, the elastic sealing pressure members, instead of being placed on the upper drum, may as well be placed on the lower drum.
Finally, in another embodiment, the machine may include means for preheating the sheet of thermoplastic material acting before the latter comes into the clamping position between the two drums.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine according to the invention.
Fig. 1 is a schematic view of the machine.
Fig. 2 is a sectional view on a different scale of part of the two drums used in the machine of FIG. 1, the cut being made perpendicular to the axes of the drums.
Fig. 3 is a vertical section taken along 111-111 of FIG. 1.
Thus, according to the drawing, the machine comprises two drums 1 and 2 rotating in the opposite direction and driven by a synchronous movement thanks to their drive by means of a chain 3 passing over chain wheels 4 and 4 ', driving the shafts. 5 and 5 'of the two drums 1 and 2, and on chain wheels 6 and 7 of which at least one, for example the chain wheel 7, is connected to a motor shaft 8 (see FIG. 3).
The shaft 5 of the lower drum 1 is mounted, in a fixed manner, in the frame 9 of the machine. Drum 1 is mounted on this fixed shaft by means of bearings 10.
The upper drum 2 is mounted by means of bearings 10 'on its shaft 5' which is slidably mounted on two columns 11, so as to allow a slight vertical displacement of the shaft 5 'carrying the drum 2. Return springs 12 always tend to press the upper drum against the dies of the lower drum. This slight vertical movement allowed to the drum 2 is useful to ensure a good application of the upper drum against the dies carried by the lower drum and to make it possible to compensate for the differences resulting from the fact that, as will be seen, the lower drum, with its dies , has a polygonal outline, as the upper drum may possibly also have it.
The lower drum is the die-holder drum. It comprises a crown, with a polygonal contour 13, on the flat faces of which are fixed, by any suitable means, such as screws 14, the dies 15 intended for the formation of the cells in the plastic material.
The cells could be hollowed out directly in the surface of the polygonal drum, instead of belonging to attached dies.
In the machine shown, these dies have several cells, the number of which can also be any.
The machine shown operates by suction, the hollow of the dies are connected by a suction channel 16 at least, to a central channel 17, substantially parallel to the axes 5 and 5 'of the drums, the channel being closed to one of its ends, the other opens out facing an orifice 18 made in the lateral flange of drum 1. Against this flange and facing the various orifices 18, there is a suction head 19 of the suction duct 20, connected to the suction source by a flexible pipe, not shown, and which is pushed into contact with the flange of the drum 1 by a spring 21.
The upper drum 2 is a perforated drum, having large openings which allow the heating of the strip of thermoplastic material f.
This thin strip coming from the supply roller 22 comes between the two drums 1 and 2 and is driven by them. The dimension of the openings of the drum 2 is such that the distance existing between the axes of the solid parts 23 limiting said openings is equal to the length> of the dies 15 - the length being the dimension in the direction of movement of the drum.
To ensure the application of the plastic sheet f against the dies 15 which are in contact with the drum 2, there are provided, embedded in the solid parts 23 of the perforated drum 2, elements of elastic material (rubber, for example ) 24.
As a variant, the elements of elastic material of the solid parts of the upper drum could be housed between the dies 15, towards the angles of the polygon of the lower drum, since they are capable of ensuring the seal while being withdrawn from the action of the heat source.
These elastic elements 24 clamp the plastic sheet f, when the suction is exerted on it, they provide the essential seal so that under the effect of a vacuum, the free and heated part of the sheet comes into contact. with the bottom of the alveoli.
The heating device 25, the heat radiation of which is exerted through the opening of the drum 2 when the latter is placed opposite the die 15 in contact with the drum 2, is mounted by means of a nut 26 on the shaft 5 'of the drum 2, which makes it possible to adjust its angular position, so that the heating head 25 can be opposite the part of the sheet to be heated. This heating head 25 can carry either infrared tubes or resistant wires 27 wound in tension on blocks of soapstone 28 or any other suitable heating source.
This heating head 25 can be produced, as shown in FIG. 3, in two sliding parts, so that it is extensible to take account of the elongation of the resistant wires, the movable part of this head being subjected to the action of a spring 29, when this method is used of heating.
The position of the heating head 25, regardless of the heating mode used, is adjustable by sliding on its support arm 30, so that it can be placed so that the heating of the thermoplastic strip , which is very thin, takes place throughout the mass with the greatest rapidity, the suction occurring, so to speak, almost simultaneously with the almost instantaneous heating of the material. In order to be able to bring the head 25 as close as possible to the plastic sheet, the thickness of the upper drum 2 is as low as the minimum mechanical resistance required.
In addition, the rubber sealing elements 24 are, due to their recessing in one or the other of the drums, shielded from the powerful direct radiations of the heat radiating head 25. On the other hand, these bands rubber 24 do not need to be very thick because the upper drum 2 is movable by sliding on the uprights 1 1 and can descend a few millimeters each time the drum 1 and possibly also the drum 2 are placed in position.
The rotation of the drums taking place in fact at a moderate rate, the return operation of the drum 2 is done smoothly by the action of the springs 12 which help to ensure at the same time the sealing of the closure of the device at the time of aspiration.
As a variant, there may be a device for preheating the sheet, useful in particular for certain plastics. This preheating device will generally be less powerful than the main device 25. It will consist either of a second heating head 31 coming to be placed next to the heating head 25 (see FIG. 2), or of two heating plates 32. between which the plastic strip f passes, before coming between the two drums 1 and 2 (see fig. 1).
The formation of cells in the plastic sheet f is done in a very simple, very fast and very efficient way, the heating and the suction of the part of the sheet to be cellular being done almost simultaneously and the cooling being instantaneous. because the hot plastic material is applied to the practically cold walls of the die. Under these conditions, the honeycomb strip leaves the machine, stabilized in its shape, and this honeycomb strip is easily released from the mold because the dies are practically not hot.
The flat parts of the plastic band which surround the cells, not having received any heat, remain in the virgin state, without appreciable modification of their structure, and the formation of the cells is taken on the material of the same thickness of the cells. alveoli. The honeycombed sheets or strips introduced into the machine emerge therefrom practically without deformation, therefore with the same width. I1 is therefore not necessary, under these conditions, to provide a trimming of the sheet or of the blister strip: I1 there is therefore no loss of material.
The absence of deformation of the flat parts surrounding the cells makes it possible to pass, through the machine, sheets of plastic material bearing marked impressions.
With the machine described, it is also possible to switch from one production to another by simply changing the dies fixed on the drum 1.
If the cells have been dug directly into the surface of the lower drum, the drum is changed, an easy and quick operation.
Alternatively, instead of using a suction device for forming the alveoli, a pressure device could be used. In this case, the pneumatic means would have to be placed on the upper drum 2, but would be of a design substantially similar to the suction device described.
In this case, the pressure is exerted suddenly when the parts of the plastic strip to be honeycombed are heated to heart, or almost simultaneously.
Finally, one could combine pressure and suction in the same machine, in particular if one processes certain plastics whose thickness is greater than that for which the machine was designed.
In this example, it was agreed to process strips having a thickness of the order of '/ io mm, but the machine described would make it possible to process sheets of even much smaller thickness, but also, depending on the materials used, it would be possible to process strips having a substantially greater thickness, possibly even going up to 2 / lob of mm.