FR2461732A1 - Procede de pre-expansion de perles de resine thermoplastique synthetique contenant un agent gonflant - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION SE RAPPORTE A UN DISPOSITIF POUR FORMER UN ARTICLE THERMOPLASTIQUE EXPANSE A PARTIR DE PERLES D'UNE RESINE THERMOPLASTIQUE SYNTHETIQUE CONTENANT UN AGENT GONFLANT. SELON L'INVENTION, UN MOYEN CHAUFFANT 12, 36 ELEVE LA TEMPERATURE DES PERLES POUR LES DILATER A UN DEGRE CHOISI, A LA PRESSION ATMOSPHERIQUE AVANT DE LES MOULER; UN MOYEN 46, 48 TRANSFERE LES PERLES EXPANSEES DU MOYEN CHAUFFANT A UN MOULE 50, CE MOULE COMPRENANT DES PREMIER ET SECOND PLATEAUX 62 ET 56 MONTES EN 60 POUR UN MOUVEMENT RELATIF L'UN VERS L'AUTRE; UN MOYEN DE MANIPULATION D'UN FLUIDE CHAUFFANT 68, 70 AMENE LE FLUIDE CHAUFFE A LA CAVITE A PARTIR D'UN COTE TOUT EN RETIRANT LE FLUIDE PAR L'AUTRE COTE, PUIS LA PRESSION EST REDUITE DANS LA CAVITE EN DESSOUS DE LA PRESSION ATMOSPHERIQUE ET ELLE EST RAMENEE A LA PRESSION ATMOSPHERIQUE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AU MOULAGE DE PLAQUES ISOLANTES.

Description

I La présente invention se rapporte à des articles en

mousse expansée faits en matière thermoplastique synthéti-

que, et elle se rapporte plus particulièrement à la pré-

expansion de perles de ces matières thermoplastiques à utiliser dans le procédé subséquent de moulage. Il est traditionnel de pré-expanser initialement les

perles thermoplastiques pour former des articles "pré-

soufflés". Ces articles pré-soufflés sont expansés à au moins 50% du volume de l'article moulé final. En préformant les perles, le moule peut être sensiblement rempli, permettant ainsi une expansion plus uniforme des perles, l'élimination des vides, de plus faibles pressions de moulage, des cycles plus élevés de production, et la formation d'une mousse de faible densité. Le procédé de base est décrit par G.R.Franson, Plastics Technology,

Juillet 1956, pages 452-455.

Dans la pré-expansion des perles pour former des articles pré-soufflés, il est important de produire des produits uniformes et dimensionnellement stables à des vitesses élevées de production. Il faut considérer le type du polymère, la teneur en matièresvolatiles de la perle avant et après pré-expansion, et l'humidité de l'environnement. Enfin, l'équipement de pré-expansion et de moulage de la mousse doit pouvoir fonctionner

rapidement et sans trouble.

La présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif de préexpansion de matières thermoplastiques contenant un agent gonflant. Plus particulièrement, la présente invention enseigne un moyen de préexpansion qui forme des articles pré-soufflés dimensionnellement stables, qui peuvent être moulés directement aux dimensions finales sans autres finissage. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de produire un produit fini en moins de temps que ce qui était possible jusqu'à maintenant, pour obtenir un produit sensiblement plus uniforme en terme de sa densité et de son intégrité de structure, et qui peut être fabriqué à plus bas prix, et à moins de capitaux que les produits obtenus par les procédés et dispositifs selon

l'art antérieur.

En bref, des perles thermoplastiques comme des perles de polystyrène, contenant un agent gonflant tel que du pentane, sont pré-expansées en chauffant d'abord par conduction une quantité mesurée ou dosée de perles sous agitation à leur point d'amoflXssement dans un récipient maintenu sensiblement à la pression atmosphérique. On continue et on règle le chauffage jusqu'à ce que les perles se dilatent à un degré prédéterminé. On peut faire balayer un fluide, tel que de l'airdans la chambre pour retirer tout agent gonflant libéré de la perle pour éviter tout danger possible. Ensuite, le récipient est fermé et évacué pour réduire sensiblement la teneur de l'agent gonflant dans les perles. Quand l'agent gonflant est réduit à la quantité appropriée, le récipient est ramené à la

pression atmosphérique.

Les perles peuvent alors être transférées directement à la cavité d'un moule. Alternativement, elles peuvent être ramenées à la pression atmosphérique dans un réservoir de stockage qui maintient les perles partiellement expansées à une température élevée. En maintenant les produits pré-soufflés à une température élevée, on a trouvé que le procédé de moulage subséquent pouvait être effectué bien plus rapidement et avec une consommation générale

d'énergie plus faible.

De la chambre de pré-expansion ou récipient de stockage chauffé, selon le cas, lesproduitspré-soufflés sont injectés dans une cavité préchauffée d'un moule ou plusieurs cavités, par des injecteurs de remplissage à air. On emploieun certain nombre d'injecteurs de remplissage pour effectuer aussi rapidement que possible le remplissage de la cavité du moule. De même, les cavités peuvent être soumises constamment à un vide d'une pompe

d'aspiration pour faciliter le remplissage rapide.

Quand le remplissage est terminé, une aspiration sous vide est appliquée à travers une face de la cavité du moule tandis qu'un fluide chauffant comme de la vapeur surchauffée ou de l'air chaud passe sur l'autre face de la

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cavité du moule pendant une certaine période de temps.

Ensuite, la direction de l'écoulement du fluide chauffant est inverséeà travers la cavité du moule pour assurer

un chauffage et une expansion uniformesdu produit pré-

soufflé pour faire fondre le produit. L'agent gonflant résiduel dans le produit pré-soufflé permet l'expansion pendant les températures supérieures de moulage et

est nécessaire pour la fusion complète.

A la fin de l'expansion et de la fusion des produits pré-soufflés, l'écoulement du fluide chauffant est arrêté et, pendant un court intervalle, une dépression est maintenue pour retirer sensiblement toute l'humidité et l'agent gonflant. Cela aide également à former une peau sur l'article moulé, ce qui peut également être accompli en refroidissant les surfaces du moule. Ensuite, l'intérieur des cavités est ramené à la pression atmosphérique et les cavités sont ouvertes pour effectuer une éjection

automatique de l'article fini.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le pré-soufflé est de plus expansé dans l'étape de pré-expansion par injection de vapeur dans le récipient après chauffage initial. Cette technique sert à améliorer encore le pré-soufflé et facilite la migration de l'agent gonflant hors du pré-soufflé. Ce mode de réalisation permet de raccourcir la période d'évacuation nécessaire pour éliminer sensiblement tout l'agent gonflant et permet la formation de pré-soufflés stables d'une densité

exceptionnellement basse.

Le procédé selon l'invention permet non seulement d'éliminer les temps d'arrêt et de durcissement entre l'étape de pré-expansion et l'étape de moulage, mais également d'éliminer le conditionnement de post-moulage nécessaire de l'article fini, ainsi le produit peut être emballé et expédié vers l'utilisateur, directement

à la sortie de l'appareil de moulage.

Sans être lié à une théorie particulière, on pense que le succès unique de l'invention sera mieux compris en considérant l'effet de chaque étape du procédé selon

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l'invention sur les particules thermoplastiques. Initia-

lement, pendant le stade de préchauffage, la perle est fortement agitée contre les parois chaudes du pré-expanseur s

sous une atmosphère sèche. La perle est chauffée unifor-

mêmen.t et totalement, et on la laisse se dilater librement tandis que l'agent gonflant se volatilise. Comme le pré-expanseur n'est pas fermé ou ultérieurement soumis à une pression super atmosphérique, l'expansion n'est pas retardée. Pendant ce stade, la densité du pré-soufflé peut être contrôléeen faisant varier la température de laperle. Tandis que dans tous les cas la perle est amollie à un certain degré, aux gammes supérieures de température,

elle devient plus fluide avec une plus forte expansion.

Comme la température de la perle (et par conséquent la densité du présoufflé) peut être facilement réglée pour chaque lot introduit dans le pré-expanseur, simplement en contrôlant la température de la chemise ou enveloppe et la période de chauffage, on peut-former une large gamme

de produits.

Dans l'étape de préchauffage selon l'invention, on obtient deux autres avantages. D'abord, comme les perles

sont chauffées par conduction avec les parois du pré-

expanseur, la surface s'amollitplus que l'intérieur, formant ainsi, lors du refroidissement, une peau ou croûte dense autour de la particule. Cela conduit à une stabilité dimensionnelle du pré-soufflé. La vapeur n'a pas cet effet parce qu'elle traverse le pré-soufflé. Deuxièmement, en préchauffant à la piression atmosphérique, cela ne

retarde pas l'échappement de l'agent gonflant volatilisé.

Quand l'expansion est terminée dans l'étape de pré-

chauffage, le vide appliqué au pré-soufflé sert à réduire

la concentration de l'gent gonflant à une quantité minimale.

Naturellement, il faut moins de temps pour cette étape parce qu'une quantité sensible de l'agent gonflant a été ; éliminée pendant le préchauffage. L'élimination de l'agent gonflant est un facteur clé pour obtenir un produit dimensionnellement stable. Cependant, le pré-soufflé doit toujours en contenir une quantité minimum parce qu'il est nécessaire à la plus ample expansion du produit pendant

le moulage final.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, pour faciliter la réduction de la concentration de l'agent gonflant et le procédé de moulage, on injecte une faible quantité de vapeur à haute température à la fin de la période de préchauffage. Cela chauffe rapidement et dilate encore le pré-soufflé. Non seulement cela réduit la densité du présoufflé, mais cela augmente également la perméabilité de la peau de surface, réduisant ainsi le temps et l'énergie nécessaires pour extraire l'agent

gonflant du pré-soufflé pendant le stade d'évacuation.

Le chauffage et l'évacuation des produits volatils

pendant l'étape de moulage sont également facilités.

Dans le procédé selon l'invention, le moule est totalement rempli du présoufflé. Pendant l'étape de moulage par conséquent, il y a peu de changement de la densité apparente de la masse. En fait, cependant, les pré-soufflés individuels se dilatent encore pour remplir les vides entre les particules. C'est pour cette raison

qu'il doit rester une légère quantité de l'agent gonflant.

Sans lui, aucune autre expansion ne se produira dans les conditions de moulage et la fusion ne se produira qu'au point o les particules sphériques se touchent. Par ailleurs, quand le moulage est terminé, sensiblement tout l'agent gonflant doit être retiré. Pour effectuer cela et pour fondre les particules, on fait passer alternativement ibla vapeur d'un côté du moule tandis que le moule est nlacé sous vide de l'autre côté. L'étape finale d'évacuation assure également un enlèvement sensiblement complet de l'agent gonflant et de l'humidité. Si ces deux derniers ne sont pas retirés, le temps de refroidissement requis avant que l'article moulé ne puisse être retiré du moule est allongé ( du fait de la forte chaleur spécifique de l'eau et de la pression développée par l'agent gonflant)

avec perte de la stabilité dimensionnelle.

En résumé, il est apparent que le procédé selon l'invention est efficace parce que sa combinaison unique d'étapessert à retirer rapidement l'agent gonflant et l'humidité, quand ils ont rempli leur fonction, pour donner un produit remarquable impossible à obtenir

jusqu'à maintenant, à des taux de production particulière-

ment élevés. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence au dessin-

schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: la figure unique est une illustration schématique du dispositif de pré-expansion et de moulage ainsi que

du procédé selon l'invention.

En se référant à la figure, elle illustre un dispositif de pré-expansion, généralement désigné en 10, qui comprend un récipient cylindrique 12, dont l'axe est généralement horizontal. Le récipient 12 comporte, dans sa paroi extrême 14, une ouverture pour recevoir un matériau de résine thermoplastique synthétique non expansé, sous forme de perles 16. Le type le plus largement utilisé de matériau est du polystyrène contenant du npentane comme agent gonflant. Il a une densité de l'ordre de 0,66 kg/l et les conditions décrites ci-après sont celles utilisées pour ce matériau. Les perles 16

sont d'abord déposées dans une trémie 18 d'alimentation.

La quantité souhaitée de perles 16 est alors amenée à l'intérieur du récipient 12 par un piston de chargement

20 qui peut être actionné à l'air.

La paroi interne du récipient 12 est chauffée à une température de l'ordre de 107 à 1210C par un fluide chauffant circulant dans une chemise ou enveloppe chauffante 22 qui entoure une partie majeure de l'extérieur du

récipient 12. Le fluide chauffant est introduit par l'en-

trée 24 placée adjacente au. bord. supérieur 23 de la chemise chauffante, d'un côté du récipient 12, et il est retiré par la sortie 26 placée au fond de la chemise d'o

le fluide est retiré.

Des moyens sont prévus pour agiter les perles dans le récipient 12, sous forme d'un certain nombre de rayons 28 montéssur une tige rotative qui est entraînée par un moteur, non représenté. Cette agitation empêche l'agglomération des perles et facilite un chauffage uniforme. Tandis que l'entrée adjacente au piston de changement 20 est placée au-dessus de l'axe central du récipient 12, la sortie 30 est disposée verticalement en dessous de l'axe central ainsi, quand le piston de déchargement 32 est actionné pour ouvrir la sortie 30, les perles expansées s'écoulent sous l'influence de la gravité vers un récipient de stockage 34. Ce transfert peut être accéléré en soufflant les pré-soufflés

hors du récipient 12 par de l'air provenant d'un ventila-

teur 36.

Avec le piston de chargement 20 contenant la quantité appropriée de perles 16, les parois du récipient

12 sont chauffées à la température appropriée d'expansion.

C'est une température suffisante pour amolir la surface des perles et pour volatiliser l'agent gonflant, mais insuffisante pour provoquer une fusion entre les perles pendant l'agitation. Le degré d'amolissement de la peirle et la durée du préchauffage dépendent de la densité du pré- soufflé et du produit fini souhaité. Comme ceux qui sont compétents en la matière le savent, plus la perle est amollie, plus l'expansion est importante et plus faible est la densité du pré-soufflé. Par exemple, en utilisant une alimentation de 20 kg de perles de polystyrène contenant 7% de pentane comme agent gonflant, si l'on cherche à obtenir un produit fini d'une densité de 0,096

kg/l, la vapeur entrant dans la chemise chauffante doit-

être établie à 1070C, avec une période de préchauffage de 70 secondes. Par ailleurs, si l'on souhaite un produit de 0,026 kg/l, la température de la vapeur vers la chemise chauffante doit être établie à 1200C avec une durée de préchauffage de 70 secondes. En doublant le temps de

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préchauffage à 140 secondes, à une température de la

vapeur de 1210C, la densité peut être réduite à 0,020 kg/l.

Une personne compétente en la matière peut facilement déterminer la combinaison appropriée de température et de temps pour l'étape de préchauffage, en considérant le type de la perle thermoplastique, le poids de la charge, l'équipement et la densité souhaitée. Le cylindre de chargement 20 sert à introduire les perles vers l'intérieur du récipient 12 tandis que les barres 28 de l'agitateur sont entraînées en rotation pour amener continuellement les perles en contact avec la surface

chauffée du récipient 12.

De l'air chaud provenant d'une source 36 peut être introduit, de préférence à une température supérieure au point d'amollissement des perles, par un conduit 38 et la paroi 14 jusqu'à l'intérieur du récipient 12. Un- fort courant d'air chaud est maintenu dans la chambre 12 en aspirant l'atmosphère dans le récipient par un conduit relié à une pompe à vide. Ainsi, l'intérieur du récipient peut être maintenu à ou près de la pression atmosphérique, et toute vapeur ou gaz émis pendant

l'expansion des perles peuvent être rapidement retirés.

Ce dernier point est important car cela aide à retirer le pentane de la perle et cela sert de mesure de sécurité car le pentane gazeux dégagé et libéré vers l'atmosphère du récipient est très explosif quand il est mélangé à l'oxygène. Par ailleurs, si les perles reçues entraînent de l'humidité par suite de longues périodes de stockage ou de toute étape de nettoyage avant traitement, il est important que l'humidité soit retirée afin que l'expansion

de toutes les perles se passe à un taux assez uniforme.

Dans les cas o l'on souhaite une mousse d'une densité particulièrement faible ou des taux supérieurs de production, on peut introduire une quantité dosée de vapeur à haute température par un certain nombre de lignes d'entrée (non représentées) au fond du récipient 12 après expansion initiale des perles à l'air sec. Cette

vapeur est à une température supérieure à celle du pré-

soufflé, par exemple de 100 à 1770C, et elle libère la chaleur latente de condensation sur les particules de polystyrène. Cela sert à augmenter rapidement la température des particules et produit une expansion supplémentaire. Cette étape est également accomplie à la pression atmosphérique ou presque. Seule une quantité limitée de condensat se forme pendant cette étape parce que la masse de chaleur amenée aux perles est ajoutée par convectionpendant l'étape de préchauffage. Cette condensation est totalement retirée par un certain nombre d'orifices de sortie (non représentés) au sommet et au côté du récipient 12 pendant l'étape d'évacuation décrite ci-après. L'utilisation d'un certain nombre d'orifices d'entrée et de sortie de vapeur assure une distribution régulière de la vapeur à travers les perles

en agitation.

Quand les perles expansées ou pré-soufflées atteignent la densité souhaitée, la pression dans la chambre 12 est abaissée à une pression subatmosphérique (de 5,1 cm à 64 cm Hg de vide, de préférence 25 cm à 51 cm Hg) par mise en action de la pompe à vide par la ligne 40. En abaissant la pression à ce stade, le gaz résiduel dans les produits pré- soufflés peut être réduit pour donner une excellente stabilité à ces produits. Cette étape de vide ou dépression retire la majorité de l'agent gonflant (et du condensat si l'on utilise l'addition de vapeur) tout en laissant une quantité juste suffisante pour permettre une plus

ample expansion des perles pendant l'étape de moulage.

De préférence. si les perles de polystyrène contiennent à l'origine environ 5% à 7% en poids de l'agent gonflant, l'étape de dépression réduit le niveau à 0,5-2% en poids, de préférence à environ 1% en poids de gaz restant. En utilisant ce mode de réalisation préféré de l'invention,

c'est-à-dire addition de vapeur après préchauffage, l'éva-

cuation de l'agent gonflant est facilitée. On pense que cela est dû au fait que la peau devient plus perméable auxgaz. Après l'étape de vide ou de dépression, le piston

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de déchargement est actionné pour effectuer le déchargement rapide des produits pré-soufflés vers le récipient isolé de stockage 34, maintenu à la pression atmosphérique et à une température de 49 à 770C. Du récipient ou réservoir de stockage 34, les perles partiellement expansées sont amenées pneumatiquement par des conduits 46 et 47 vers

un dispositif de moulage généralement désigné en 50.

Alternativement, la sortie 42 peut être directement reliée à un conduit tubulaire pour vider rapidement le récipient 12 et charger immédiatement une cavité de moule comme on le décrira ci-après. Dans ce cas, les produits pré-soufflés doivent être remis à la pression atmosphérique

avant introduction dans la cavité du moule.

Comme on le décrira en plus de détail ci-après, des injecteurs de remplissage actionnés à l'air sous

pression sont employés pour injecter le produit pré-

soufflédans deux cavités identiques 52 et 54schématiquement illustrées sur le dessin. Le dispositif de moulage 50 comporte des plateaux 56 et 58 de-moulage montés fixement

sur un moyen formant châssis généralement désigné en 60.

De plus, un plateau de moulage 62 est monté mobile sur le moyen formant châssis 60, en face du plateau 56 et un plateau identique de moulage 64 est monté mobile

sur le moyen formant châssis 60 en face du plateau 58.

Comme on le décrira en détail ci-après, chaque plateau 56, 58, 62 et 64 est traversé d'un certain nombre de perforations dont certaines ont pour but d'admettre le produit pré-soufflé de l'injecteur 66 et dont d'autres ont pour but d'admettre un fluide chauffant et d'évacuer

l'intérieur de chaque cavité.

Les plateaux 62 et 64 sont mobiles vers et au loin de leur contre-partie. Avec cet agencement, des articles moulés tels qu'une planche d'isolement peuvent être produits sur une très large gamme d'épaisseurset de formefi simplement en faisant varier la dimension des cavités 52 et 54 ainsi que la configuration des faces

elles-même du moule.

Le système de traitement du fluide du dispositif de moulage 50 sera maintenant décrit en se référant au dessin. Dans i procédé préféré, un fluide chauffé comme de l'air chaud est amené à deux chambres séparées 68 et 70 qui sont placées de façon appropriée près du dispositif de moulage 50. Tandis que de l'air chaud peut être utilisé comme fluide chauffé, on préfère de la vapeur surchauffée à une température de l'ordre de 93 à 1351C. De la chambre 68, le fluide chauffé est amené par un ou plusieurs conduits 72, à une chambre (non représentée) placée derrière la face du plateau 62. Une soupape à commande magnétique 74, mobile entre une position ouverte et une position fermée, règle l'écoulement du fluide par le conduit 72. De même, un ou plusieurs conduits 76 réglés par une soupape semblable 78, amènent le fluide à la chambre derrière la face du plateau 64. Comme les plateaux 62 et 64 sont mobiles sur le moyen formant châssis 60, il est souhaitable que les conduits 72 et 76

soient flexibles pour compenser ce mouvement.

De la chambre 70, le fluide chauffant est amené par un ou plusieurs conduits 80 et 84, auxplateaux 56 et 58, respectivement. Des vannes 82 et 86 à commande magnétique règlent de même l'écoulement par les conduits et 84, respectivement. Comme on le décrira ci-après, un tube de vidange 88 est de préférence placé verticalement en dessous du dispositif de moulage 50 et il est relié par un conduit 90, au moyen d'une soupape 92, à la chambre se trouvant derrière la face du plateau 62. De même, un conduit 94, par une soupape 96, est relié en un certain nombre de points à la chambre derrière la face du plateau 56 et au tube de vidange 88. Des conduits 98 et 100, par des soupapes 102 et 104,respectivementrelient les chambres derrière les faces des plateaux 58 et 64, respectivement, au tube de vidange 88. Le tube 88 est relié par une soupape 106, à une pompe à dépression de grande capacité schématiquement indiquée en 108. Une vidange vers l'atmosphère est prévue pour le tube 88 par une soupape 110. De préférence, toutes les soupapes utilisées dans le système de traitement du fluide sont à commande magnétique pour permettre leur commande à distance, de préférence au moyen d'un programme. De même, toutes les soupapes sont du type par tout ou rien afin d'être soit totalement ouvertes ou totalement fermées. Avec le dispositif de moulage décrit jusqu'à maintenant, les étapes de traitement selon l'invention

seront maintenant décrites.

Avec les plateaux 62 et 64 placés en position fermée par rapport aux contre-parties respectives 56 et 58, la température des cavités 52 et 54 est maintenue à 93-1355C, si nécessaire par passage du fluide de l'une ou l'autre des chambres 68 et 70 vers les cavités du moule. Avec les plateaux du moule bien verrouillés et scellés, les soupapes 74, 82, 86, 78 et 110 sont fermées, tandis que les soupapes 92, 96, 102, 104 et 106 sont ouvertes, et la pompe à vide 108 est mise en marche pour abaisser la pression à une valeur subatmosphérique, de préférence à 20-23 cm Hg de vide dans les cavités 52 et 54. Peu de temps après, les injecteurs 66 sont actionnés pour injecter les perles chaudes et partiellement

expansées dans les cavités 52 et 54 pour les remplir.

Quand les cavités ont été remplies, les injecteurs 66 sont arretés et les soupapes 82, 86, 92, 104 et 106 sont en position ouverte tandis que les soupapes 96, 102, 74, 78 et 110 sont en position fermée. Ainsi, en ce stade, le fluide de la chambre 70 passe par les conduits 80 et 84, par les faces des plateaux respectifs 56 et 58 à travers les cavités respectives 52 et 54 et sort par les faces des plateaux 62 et 64 par les conduits 90 et 100 jusqu'à la pompe à vide 108. Après un certain temps, la direction

d'écoulement du fluide chauffé peut être inversée.

Pour effectuer l'inversionquand on l'utilise, les soupapes 80 et 84 sont fermées tandis que les soupapes 74 et 78 sont ouvertes et les soupapes 92 et 104 sont fermées tandis que les soupapes 96 et 102 sont ouvertes, ainsi le fluide s'écoule de la chambre 68 par les faces des plateaux 62 et 64 à travers les cavités en direction opposée et il sort par les orifices dans les faces des plateaux 56 et 58, par les conduits 94 et 98 jusqu'à la pompe 108. Cet agencement permet de réduire la possibilité de créer un gradient de densité dans l'épaisseur de l'article moulé, ce qui permet d'obtenir un produit sensiblement plus uniforme. De plus, comme on le sait bien, les perles partiellement expansées servent de barrière très efficace d'isolement ainsi, quand le fluide chauffant n'est amené que d'un côté d'une cavité du moule et que l'on effectue une planche moulée très épaisse, il faut employer des temps de moulage sensiblement plus importants pour assure une fusion complète des perles à travers toute la cavité. Cependant, avec le procédé et le dispositif selon l'invention, le temps de moulage est sensiblement réduit car le fluide sature les perles partiellement expansées à partir de côtés opposés, assurant

ainsi un chauffage intime et total de chacune des perles.

Le refroidissement du produit dans les cavités du moule est alors accompli en fermant toutes les soupapes des chambres 68 et 70 et en ouvrant les soupapes 92, 96, 102, 104 et 106, la pompe à. vide étant en fonctionnement et la soupape 110 étant toujours fermée pour réduire la pression à une valeur subatmosphérique, de préférence environ 25 cm Hg de dépression. L'humidité et tous gaz dans les cavités 52 et 54 sont alors évacués et la température dans les cavités baisse également avec la baisse de la pression. Dans cette étape, la concentration de l'agent gonflant est réduite à moins de 0,5% en poids, de préférence moins de 0, 3% en poids. Subséquemment, alorsla soupape 106 est fermée et la soupape 110 est ouverte pour amener les cavités du moule à la pression atmosphérique, ensuite les plateaux sont déverrouillés et ouverts, et le produit moulé fini est automatiquement

éjecté de chaque cavité.

Le dispositif selon la présente invention, comme on l'a décrit ci-dessus, peut accomplir rapidement une séquence de moulage principalement en vertu du fait que les moules peuvent être rapidement remplis des perles partiellement expansées ensuite les perles peuvent être uniformément chauffées à leur température de fusion pour les consolider à la forme de l'article fini. Le produit moulé est alors éjecté des cavités et est immédiatement prêt à un emballage et une expédition vers un utilisateur. Tandis que la présente invention a été plus particulièrement décrite en utilisant des perles de polystyrène contenant du n-pentane comme agent gonflant, ce ne sont que des matériaux préférés. On peut citer, commeautrespolymères particulaires et pouvant mousser que l'on peut utiliser, d'autres homopolymères et copolymères dérivés de monomères vinyliques comme du chlorure de vinyle,

du divinyl benzène, de l'alpha-méthylstyrène, du diméthyl-

styrène nucléaire et du vinyl naphtylène. En plus des homopolymères de polystyrène, sont particulièrement

adaptés des copolymères de polystyrène avec de l'alpha-

méthylstyrène, du divinyl benzène, du butadiène, de l'isobutylène et de l'acrylonitrile ayant environ 50% ou plus de styrène. On peut citer comme autres agents gonflants utiles, des hydrocarbures aliphatiques ou cycloaliphatiques volatils, généralement ayant de 1 à 7 atomes de carbone par molécule. Ils comprennent le méthane, l'éthane, le propane, le butane, l'hexane, les éthers de pétrole, le cyclopentane, le cyclohexane, le cyclopentadiène et des dérivés halogénés qui ont des points d'ébullition en dessous du point d'amollissement des polymères. D'autres comprennent le dichloroéthylène, le dichlorodifluorométhane, l'acétone, le méthanol, l'acétate de méthyle, l'acétate d'éthyle, le formiate de méthyle, le formiate d'éthyle, le propionaldéhyde et le dipropyl éther. L'agent d'expansion est généralement présent en quantité de 3 à 15% en poids des polymères;

on préfère de 5 à 8%.

Pour mieux illustrer la présente invention, on se

référera aux exemples qui suivent.

Exemple 1

En utilisant le dispositif ci-dessus décrit, on introduit, dans le récipient 12, 16 kg de perles de

polystyrène contenant 7% de n-pentane comme agent gonflant.

La température de la chemise est établie à 107WC et les perles sont préchauffées pendant 100 secondes, tandis que de l'air s'écoule à travers le récipient à raison de 2832 litres par minute. Pendant la période de préchauffage, la pression dans le récipient est à peu près atmosphérique et les perles se dilatent. Ensuite, le récipient est scellé etun vide de 58 cm Hg est appliqué pendant 3 minutes. Cela

réduit la concentration en n-pentane à environ 1% en poids.

Les pré-soufflés obtenus on une densité de 0,026 kg/l.

Le pré-soufflé est subséquemment moulé en une planche sur une machine à deux plateaux, ayant des dimensions de 1,2 m x 2,4 m avec une épaisseur de 51 mm. Le moulage a lieu à une pression de vapeur de 0,0070 kg/mm2. On obtient une excellente fusion des particules. Le produit est refroidi sous vide pendant 3 minutes. Il présente une bonne stabilité dimensionnelle avec une concentration

en agent gonflant de l'ordre de 0,25%.

Exemple 2

On répète le procédé de l'exemple 1 à l'exception qu'après la période de préchauffage, on introduit de la vapeur à une pression de 0,070 kg/mm2 dans le récipient pendant 6secondes, pendant lesquelles le récipient est maintenu à la pression atmosphérique. Le récipient est alors placé sous vide, vidé pendant 30 secondes et le vide est maintenu pendant11/2 minute. Cela est suffisant

pour réduire la teneur en pentane à environ 1% en poids.

Le produit résultant a une densité extrêmement faible de 0,012 kg/l et est sec. Ce produit est également moulé comme on l'a décrit à l'exemple 1, à l'exception qu'il ne faut de la vapeur qu'à une pression de 0,0056 kg/mm2 pour traverser les pré-soufflés. Le temps de refroidissement est réduit à 20 secondes. On obtient une excellente fusion des perles et le produit a une stabilité dimensionnelle remarquable. Le temps réduit de refroidissement montre que le produit moulé est dépourvu de toute humidité et

de tout agent gonflant.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques

des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-

ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans

le cadre de la protection comme revendiquée.

Claims (10)

R E V E N D I C A T I O N S

1. Procédé de pré-expansion de perles de résine thermoplastique contenant un agent gonflant, caractérisé par les étapes de: (a) déposer lesdites perles (16) dans une chambre (12) ayant une surface interne chauffée à peu près à la température de fusion desdites perles et au-dessus du point d'ébullition dudit agent gonflant; (b) agiter continuellement, sensiblement à la pression atmosphérique, lesdites perles pour empêcher l'agglomération tandis que lesdites perles absorbent la chaleur de la surface interne de ladite chambre, jusqu'à ce que lesdites perles atteignent leur point d'amolissement et se dilatent en volume; (c) réduire la pression dans ladite chambre pour extraire une partie sensible de l'agent gonflant gazeux desdites perles expansées; et (d) laisser lesdites perles expansées retourner

sensiblement à la pression atmosphérique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de la vapeur à une température supérieure à la température des perles expansées précitées est introduite en contact direct avec lesdites perles expansées à la fin de l'étape (b) afin de mieux chauffer et dilater lesdites

perles expansées.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 ou 2, caractérisé en ce que la résine thermoplastique précitée est du polystyrène, l'agentgDnflant précité est du n-pentane et en ce que le teneur en agent gonflant dans les perles expansées précitées après l'étape (c) est de

l'ordre de 0,75 à 2% en poids.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'on fait passer un gaz non inflammable à travers la chambre précité pendant l'étape (b) pour balayer l'agent gonflant volatilisé qui s'est échappé des perles

précitées.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 3, caractérisé en ce qu'après que les perles expansées sont retournées sensiblement à la pression atmosphérique, elles sont transférées à une cavité d'un moule (52, 54) o un fluide chauffé est introduit d'un côté de ladite cavité tandis que l'on maintient une pression négative sur le côté opposé de ladite cavité pour mieux expanser lesdites perles jusqu'à ce que lesdites perles soient fondues; et en ce quand la fusion est terminée,

l'alimentation en fluide chauffé est arrêtée et une dépres-

sion est maintenue sur ladite cavité pour retirer l'agent gonflant et l'humidité résiduels; et en ce qu'après avoir retiré l'humidité et l'agent gonflant résiduels, ladite cavité est ramenée à la pression atmosphérique et

l'article ainsi formé est retiré.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écoulement de fluide chauffant précité à travers la cavité précitée est inversé en amenant ledit fluide chauffant de l'autre côté de ladite cavité tout en maintenant une dépression sur le premier côté de ladite cavité.

7. Procédé de formation d'un article en polystyrène expansé à partir de perles de polystyrène contenant du n-pentane comme agent gonflant, caractérisé par les étapes de: (a) déposer lesdites perles dans une chambre (12) ayant une température interne de l'ordre de 82 à 1210C; (b) agiter continuellement,sensiblement à la pression

atmosphérique, lesdites perles pour empêcher l'aggloméra-

tion afin qu'elles absorbent de la chaleur de la surface interne de ladite chambre, qu'elles s'amollissent et qu'elles se dilatent en volume; (c) réduire la pression dans ladite chambre de 25 cm à 51 cm Hg afin de réduire le pourcentage pondéral du n-pentane dans le polystyrène à environ 0,75-2%; et (d) laisser lesdites perles expansées retourner à la

pression sensiblement atmosphérique.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'après que les perles précitées ont été expansées à l'étape (b), de la vapeur à une température au-dessus de la température desdites perles est introduite en contact

direct avec lesdites perles pour mieux les dilater.

9. Dispositif pour former un article thermoplastique expansé à partir de perles d'une résine synthétique thermoplastique contenant un agent gonflant, caractérisé par: un moyen chauffant (12,36) pour élever la température desdites perles pour les dilater à un degré choisi à la pression sensiblement atmosphérique avant de les mouler, un moyen formant moule (50), un moyen (46,48) pour transférer lesdites perles expansées dudit moyen chauffant audit moyen formant moule, ledit moyen. formant moule comprenant des premier (62) et second (56) plateaux, lesditsplateaux se faisant face, un moyen (60) maintenant lesditsplateaux pour un mouvement relatif l'un vers l'autre à une position fermée et au loin l'un de l'autre à une position ouverte, un moyen pour obturer lesdit plateaux quand ils sont en position fermée afin de définir entre eux une cavité, ledit premier plateau- définissant un côté de ladite cavité et ledit second plateau définissant le côté opposé, une source d'un fluide chauffant, un moyen de manipulation du fluide (68,70) pour amener un fluide chauffé à ladite cavité à partir du premier côté de ladite cavité tout en retirant le fluide par son autre côté, puis pour réduire la pression dans ladite cavité en dessous de la pression atmosphérique et

pouriamener ladite cavité à la pression atmosphérique.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen chauffant précité comprend une chambre cylindrique (12), une chemise chauffante pour chauffer l'intérieur de ladite chambre (12), une entrée d'alimentation et une sortie d'évacuation, chacune étant placée en position espacée dans ladite chambre, avec un moyen (36) pour la circulation d'air chauffé à la pression sensiblement atmosphérique à l'intérieur de ladite chambre et

Un moyen (28)' pour agiter les perles dans ladite chambre.