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Procédé et appareil pour revêtir d'une.matière thermoplastique des objets en pulpe coulée.
La présente invention concerne un procédé et un appa reil pour revêtir d'une couche de matière thermoplastique des objets poreux et, plus particulièrement, pour stratifier des feuilles d'une matière thermoplastique en substance imperforée,à 'chaud et sous pression,sur des objets en pulpe moulée profilés, .
Des matières telles que la pulpe moulée sont depuis de nombreuses années de plus en plus utilisées pour fabriquer une large gamme d'objets. En raison de leur légèreté, de la faculté de les jeter après usage, de leur conductibilité'thermique faible, de leur prix de revient peu élevé et de la possibilité de les fabriquer en différentes formes et teintes, ainsi que d'autres
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avantages bien .connus des objets en pulpe moulée,ils ont éte adoptés par le consommateur dans de nombreux domaines.
En outre, on sait qu'il est très intéressant de pou- voir revêtir de matières appropriées certains objets'en pulpe . moulée, . pour plusieurs raisons, par exemple pour les rendre résistants à de nombreuses substances différentes présentant diverses caractéristiques de mouillage, chimiques de température et autres- auxquelles la pulpe moulée non traitée seule est incapa- ble de résister. Par exemple, certains objets en pulpe moulée . tels que des récipients voient leur champ d'application élargi,si on les rend résistants à différentes substances telles. que des li- quides chauds et des substances analogues.
Cela étant, des proposi- tions ont déjà été faites de temps à autre pour faire adhérer desma- tières résistant aux liquides chauds et des matières analogues directement à des objets en pulpe moulée de manière à les rendre résistantsà ces substances.
Malheureusement, la plupart de ces propositions n'ont pas donné satisfaction pour des applications industrielles à grande échelle. En premier lieu, il est difficile de faire adhérer d'une manière industriellement satisfaisante des revête- ments uniformes ou lisses de matières résistant à l'humidité, comme des matières thermoplastiques, à des objets en pulpe moulée profondément profilés en creux.Un procédé Consistant à tremper des objets en pulpe moulée dans une matière thermo- plastique liquide, par exemple, ne donne pas satisfaction par suite des propriétés absorbantes élevées de la pulpe moulée qui ont souvent pour effet que des pourcentages excessifs de matière thermoplastique fondue saturent l'objet et il est pratiquement impossible de n'y tremper.que l'intérieur d'un objet profilé en creux profond,
Le pistolage des objets au moyen d'une matière thermoplastique liquide produit souvent des revêtements de matière thermoplastique épais et peu économiques sur les surfaces de l'objet qui sont perpendiculaires au sens du pistolage
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ainsi que des revêtements excessivement minces,sur les surfaces qui sont fortement inclinées par rapport au sens du pistolage.
D'autres propositions visant à stratifler des feuilles de matière thermoplastique préfabriquées sur des objets profilés soulèvent . d'autres problèmes. Les matrices de pressage conçues pour presser des feuilles préfabriquées sur des objets., -profilés doivent évidemment présenter des profils complémentaires
Mais, on comprendra facilement que ces matrices ne pressent ,convenablement les feuilles de matière thermoplastique contre la pulpe moulée que dans des plans qui sont essentiellement transversaux au sens dans lequel s'exerce la pression des matrice!..1 .
Les parties.les objets qui sont inclinés par rapport au / sens dans lequel cette pression s'exerce ne reçoivent pas une force de pressage adéquate, en particulier lorsqu'il s'agit d'objets situés du côté.mince des tolérances de fabrication normales et les objets situés du côté épais de ces tolérances provoquent un ajustage trop serré des matrices contre les par- ties inclinées,avec pour résultat que les feuilles de matière thermoplastique se déchirent. De plus, il est extrêmement dif- ficile d' amener des feuilles préfabriquées en matière thermo- plastique à épouser étroitement,la forme d'objets en pulpe ' m oulée profondément profilés en creux ou autrement conformés, sans produire des plis qui forment des zones de triple épaisseur de matière thermoplastique d'une nature très peu satisfaisante.
Finalement, l'utilisation de matrices aspirantes pour contribuer à préfaçonner et à maintenir les feuilles de matière thermoplasti- que convenablement en place par rapport aux objets en pulpe moulée n'a jusqu'à présent pas surmonté le problème du plissage ou des pressions de matriçage inégales exercées sur des parties diffé- rentes des objets profilés.
Cela étant, la présente invention a notamment pour buts de procurer : des revêtements en matière thermoplastique sur des
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objets en pulpe moulée dans lesquels une épaisseur en substance uniforme de matière thermoplastique soit fermement fixée à chaud et sous pression d'une manière égale sur les objets profilés en creux profonds et très irréguliers ; un procédé pour revêtir des objets en pulpe moulée en substance poreux de feuilles de matière thermoplastique en substance imperforées sans utiliser des matrices de pressage mécaniques; un appareil servant à fixer à chaud et sous pression .des feuilles de matière thermoplastique, ensubstance, imperforées sur une.large gamme d'objets en pulpe moulée profilés et en subs- tance poreux ;
un objet revêtu fait d'un pièce/comprenant un corps en pulpe moulée en substance poreux comportant une couche superficielle de matière thermoplastique imperforée fixée d'une manière égale., à chaud et sous pression,sur la totalité d'une face ainsi qu'au- tour du bord latéral de l'objet.
D'autres buts et avantages le l'invention ressorti- ront clairement de la description détaillée donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 est une vue en perspective d'un objet d'une pièce , revêtu suivant l'invention ; la Fig. 2. est une coupe fragmentaire suivant la ligne
2-2 de la Fig. 1, à plus grande échelle, et montre la façon dont la matière thermoplastique peut être amenée à épouser le profil du bord d'un objet en pulpe moulée; la Fig. 3 est une coupe fragmentaire de l'objet de la Fig. 1, à plus grande échelle.montrant la façon dont la matière thermoplastique est mécaniquement fixée aux couches superficielles de pulpe ;
la Fig. 4 est une coupe verticale d'un appareil utilisé pour mettre en oeuvre le procédé 'de l'invention en vue de fabriquer le produit de l'invention ; la Fig. 5 est une coupe verticale fragmentaire semi- schématique montrant une première phase du procédé de revêtement
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de l'invention; la Fig. 6 est une coupe verticale fragmentaire sem- blable à la Fig. 5 montrant une autre phase du procédé de revê- tement ; , la Fig. 7 est une coupe verticale fragmentaire semblable à la Fig.'5 d'une autre phase du procédé de revêtement; ---- la Fig. 8 est une coupe verticale fragmentaire semblable à la Fig. 5 d'une autre phase encore du procédé de revêtement;
et la Fig. 9 est une coupe verticale fragmentaire sem- blable à la Fig. 5 de la phase finale du procédé de revêtement.
Des objets en pulpe moulée destinés à être revêtus d'une matière thermoplastique suivant l'invention comprennent l'une quelconque des variétés bien connues de pulpes naturelles ou synthé .tiques'de bois, papier ou autres.Ces matières sont habituelle- ment recueillies sous forme d'un magma aqueux¯sur des matrices de . formage aspirantes ouvertes, la dépression appliquée au magma de pulpe déposé sur la face en treillis de la matrice éliminant un pourcentage d'eau substantiel des objets. Les objets sont ensuite déplacés vers des matrices de transfert où ils peuvent être soumis à de la chaleur ainsiqu'à une aspiration visant à extraire davanta- ge d'eau des objets. Finalement, les objets encore humides ,sont déposés sur une bande transporteuse qui les entraîne dans une chambre de séchage chauffée pour éliminer le reste de l'eau.
De plus, si on le désire, d'autres opérations de post-pressage et de formage peuvent être exécutées sur les objets pour comprimer et lisser au moins les couches superficielles de pulpe afin de pro- duire un fini plus uniforme et plus égal sur les objets. Les objets fabriqués suivant le procédé décrit ne sont cités qu'à titre d'exemple et il ressort de la description suivante que d'au- tres objets manufacturés en n'importe quelle matière poreuse équi- valentepeuvent également être revêtus d'une matière thermoplasti- que suivant la technique de la présente invention.
De plus, la forme des objets poreux qui peuvent être
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reyêtus suivant l'invention couvre une large gamme. Quoique des . objets parfaitement plats puissent évidemment être revêtus, l'in- j vention se prête au revêtement d'objets profilés en creux pro- ,fonds ou irréguliers. La teinte, l'épaisseur, les dimensions to- tales et la nature ou la qualité des objets poreux n'affectent pas de façon critique le succès de l'invention.
Les pbjets poreux,quelle qu'en soit la forme ou la matière, sont revêtus d'une feuille de matière thermoplastique. La matière thermoplastique utilisée de préférence dans la mise en pratique de l'invention est de la nature d'une matière plastique organique ou inorganique en feuille flexible présentant des propriétés ther- moplastiques. Plusieurs exemples spécifiques de pellicules thermo- plastiques appropriées sont cités en détail dans la description détaillée de la présente invention mais On peut évidemment utili- ser n'importe quelle autre matière présentant.des caractéristiques analogues ou équivalentes.
Par exemple, ces pellicules n'ont de préférence qu'une faible capacité d'allongement ou d'étirage lorsqu'elles se trouvent à des températures suffisamment basses telles qu'une température ambiante,de sorte qu'elles peuvent être 'considérées,comme matière solide. Dans des gammes de températures légèrement plus élevées, la plupart de ces matières thermoplas- tiques deviennent , ,ductiles de sorte qu'elles subissent un allongement accru habituellement sans reprendre entièrement leurs dimensions initiales. A des températures encore plus élevées, ces matières thermoplastiques deviennent vrai- ment plastiques et dans cet état, elles sont poisseuses et peu- vent être façonnées et elles peuvent s'écouler en substance de la même manière qu'un liquide extrêmement visqueux.
Finalement, pour la plupart de ces matières thermoplastiques, avant d'attein- dre un point sur l'échelle.de températures où elles se transforment, . en gaz, elles passent'par une phase liquide qui se situe d'une manière caractéristique dans une gamme extrêmement étroite de l'échelle de températures. Quoique toutes les matières thermoplasti-
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ques qui peuvent être convenablement fixées à une matière poreuse telle que de la pulpe moulée,suivant l'invention, ne comprennent pas nécessairement chacune des phases suggérées, ces phases dé- crivent les caractéristiques de matières thermoplastiques cou- rantes que l'on peut obtenir sous forme de feuilles ou de pelli- , culeset qui ont donné satisfaction.
La matière en feuille thermo- plastique utilisée peut être transparente, translucide ou même opaque
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Des teintes pat.1cuUèrt'soucl'autres particularités peuvent être faci- lement utilisées sur l'objet à revêtir ou sur la matière thermo- plastique elle-même sans nuire au succès de l'invention. Finale- ment, la matière utilisée est de préférence relativement imper- forée ou Imperméable au passage des fluides, cette qualité étant =précisément la qualité qui manque à la uulpe moulée poreuse non revêtue ou autrement traitée de manière à résister à l'humidité,. lorsqu'on veut utiliser les objets comme récipients.
Dans le procédé suivant l'invention, on pose une feuille de cette matière thermoplastique imperforée sur la face d'un objet en pulpe moulée poreux à revêtir. On chauffe de pré- .férence la matière thermoplastique à une température où elle est suffisamment ductile pour pouvoir être attirée par une pression peu élevée telle qu'une dépression appliquée à l'autre face de l'objet poreux, tout contre l'objet de manière à épouser son pro- fil. Si on le désire, on peut replier la feuille de matière ther- moplastique en dessous de la face arrière de l'objet,autour de sa périphérie,comme décrit plus loin.
On chauffe ensuite la matière thermoplastique davantage jusqu'à ce quelle atteigne la gamme pla- stique. De plus, on porte l'air ou un autre fluide présent du côté exposé de la matière thermoplastique opposé à la pulpe moulée, à une pression suffisamment supérieure à la pression atmosphé- rique pour que la matière thermoplastique soit en contact physique intime avec toute la surface de l'objet à revêtir.Cette pression , qui agit dans tous les sens et même sur des surfaces profilées en creux profond,
est suffisante pour provoquer une adhérence ou un
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agrafage mécanique de la matière thermoplastique et de la pulpe moulée sur toute la superficie de leur interface lorsque la tem- pérature croissante a atteint un point dans la gamme plastique où la matière thermoplastique s'unit à la pulpe par fusion.
L'appareil utilisé à cet effet est représenté à titre d'exemple pour montrer une façon de réaliser un procédé de revête- ment suivant l'invention, automatiquement ou à l'échelle industrielle
Sur la Fig. 4, une machine 10 servant à revêtir de la pulpe mou- lée d'une matière thermoplastique comprend un bâti principal 12 supportant un organe de base en substance horizontal 14 et un organe intermédiaire en substance horizontal 16 espacé au-dessus du premier. Un organe supérieur en .;:"Jstance horizontal ld est fixé à une certaine distance au-dessus de l'organe intermédiaire
16 par plusieurs tiges de guidage 20. Les tiges 20 comportent des extrémités filetées.qui sont fixées par des écrous 22 aux organes 16 et 18.
Un dispositif à force motrice supérieur, tel qu'un vérin à fluide 24 est fixé en 26 à l'organe supérieur 18 de sorte que sa tige de piston 28 en se déplaçant lorsque du fluide est. introduit dans le cylindre par des raccordements appropriés 30 et 32, entraîne un plateau à mouvement de va-et-vient décrit ci- après. L'organe Inférieur 14 supporte un vérin à fluide 34 qui y est fixé en 36 de sorte'que sa tige de piston 38 en se dépla- . çant lorsque du fluide est introduit dans le vérin par des rac- cordements appropriés 40, 42, déplace un anneau servant à presser les rebords des récipients, décrits ci-après sur une distance limitée en un mouvement de va-et-vient..
.Un porte-matrice chauffant 44 fixé en 46 à l'organe horizontal intermédiaire 16comprend une chambre inté- rieure 48 destinée à recevoir un mécanisme transmetteur de mou- vement. La surface supérieure.du porte-matrice 44 supporte une matri ce aspirante 50 qui est ainsi fixée par rapport au bâti. La surface inférieure de la matrice aspirante 50 est évidée en 52 pour . former une-chambre d'aspiration. Plusieurs lumières d'aspiration
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54 raccordent la surface supérieure profilée de la matrice 50 à la chambre 52.
One seconde série de lumières d'aspiration 56 ménagées dans le porte-matrice 44 sont raccordées à leurs ex- trémités supérieures à la chambre 52 et à leurs autres extré- mités à un conduit 58 raccordé d'une façon classique à une pompe à vide, non représentée, pour procurer une source d'aspiration appropriée.
Un anneau presseur 60 de section en substance en "L" est placé de manière à coulisser verticalement dans les deux sens sur une distance limitée dans une cavité annulaire 62 convenable- ment ménagée dans la matrice 50. La surface supérieure de l'an- neau est profilée de manière à former une partie de matrice. L'an- neau presseur 60 est attaché par des biellettes 64 à un croisillon 66 qui =est logé dans la chambre de support 48 et qui comprend à son tour des' biellettes suspendues 68.
Un anneau 70 servant à presser la pellicule est disposé de manière à se déplacer verticalement sur une distance limitée dans une cavité annulaire 72 ménagée dans la filière 50 concen- triquement autour de la cavité 62. Plusieurs logements de ressort circonférentiellement espacés 74 dans le fond de la cavité 72 contiennent des ressorts hélicoïdaux 76 qui maintiennent élsti- quement l'anneau 70 dans sa position supérieure comme expliqué ci-après. La matrice inférieure 50 comprend un passage 78 pour du fluide de refroidissement autour de sa périphérie extérieure.
Un anneau d'espacement 30 servant à presser la pellicule, placée au-dessus de la matrice 50,comprend également-un passage 82 pour le fluide de refroidissement ainsi qu'un bossage annulaire tour né vers le bas 81 propre à venir en contact avec l'anneau presseur 70 pour former la première butée d'une liaison à mouvement perdu.
Plusieurs bagues coulissantes 84 fixées à la surface inférieure de 1' anneau d'espacement 80 encerclent les tiges de guidage verticales 20 pour permettre à l'anneau 80 de coulisser verticalement. Plusieurs alésages verticaux 86 ménagés dans l' anneau sont garnis à la presse
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de buselures bridées à leur extrémité inférieure 88 qui forment la seconde butée d'une liaison à mouvement perdu décrite plus - 'loin.
Une matrice supérieure 90 comprenant une surface de butee infé- rieure 92 formant la troisième partie d'une liaison à mouvement perdu susceptible de venir en contact avec la surface supérieure de l'anneau d'espacement 80 est fixée par des boulons 94. à un plateau à mouvement de va-,et-vient 96. Un plateau chauffant 98 est maintenu en sandwich par les boulons 94. entre la matrice 90 et son plateau de support 96. Des éléments chauffants 100 sont noyés dans le plateau chauffant'98 et les éléments chauffants
102 sont noyés dans le'porte-matrice 44. décrit -- plus haut.
La surface supérieure de la matrice supérieure 90 est ,évidée en 104 pour former une chambre de pression qui est raccor- ; dée par des lumières appropriées 106 à la surface inférieure ou exposée de la matrice 90. La surface supérieure du plateau chauffant 98 est évidée pour former une chambre de pression 108 qui est raccordée par une lumière appropriée 110 à la chambre 104,
Une conduite 112 comprenant un raccord flexible 114 est raccordée à un compresseur, non représenté, ou à une source de fluide sous pression appropriée. Plusieurs formes verticales 116 mé- .nagées dans le plateau 96 supportent des boulons réglables 118 compo* tant des têtes élargies 120 à leur extrémité'inférieuren,qui for- ment la butée finale d'une liaison à mouvement perdu.
Les tiges
118 sont en ligne avec les buselures 88 de l'anneau d'espacement
80 et les traversent et les têtes 120 viennent buter contre, , la bride inférieure des buselures 88.Plusieurs bagues coulissan- tes latérales 122 fixées à la surface supérieure du plateau de support à mouvement de va-et-vient 96 guident celui-ci de ma- - ,, nière à'lui permettre de coulisser sur les tiges de guidage 20 du bâti.
Les biellettes 68 de l'anneau presseur 60 sont reliées à un plateau 124. qui est à son tour relié en 126 à la tige de
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piston 38 du vérin inférieur 34. Un bloc.de liaison 128 fixé à lasur* face supérieure du plateaude suppott à mouvement de va-et-vient 96 est relié en 130 à la tige de piston 28 du vérin 24.
A titre d'exemple, l'objet revêtu dematière thermo- plastique est représenté comme étant un récipient tel qu'une assiet te du type comportant des nervures de cloisonnement servant à subdiviser le creux central de l'assiette en des compartiments séparés. Comme-le montrent les dessins, la surface supérieure de la matrice aspirante 50 est profilée de manière à épouser la surface inférieure d'un tel objet et à la supporter. L'anneau presseur 60 est placé de façon que sa surface supérieure puisse venir en contact avec le dessous du rebord périphérique d'un tel ob- jet. La surface inférieure de la matrice supérieure 90 est évidée de manière à être espacée notablement au-dessus de l'objet en , pulpe profilé,dans sa position inférieure.
L'épaisseur verticale de l'anneau d'espacement 80 entre les surfaces 81 et 92 est calculée de manière à maintenir un écartement approprié de la matri- ce 90 au-dessus de la matrice 50.
Sur les Fig. 5 à 9, le fonctionnement de l'appareil décrit plus haut illustre une séquence que peut comprendre le procédé de l'invention. Comme le montre la Fig. 5, au début d'un cycle de fonctionnement, le vérin supérieur 24 rétracte lamatrice
90 jusqu'à ce qu'elle soit notablement espacée au-dessus de la matrice aspirante 50. Les têtes 120 des boulons 118 qui forment la liaison à mouvement perdu servent également à soulever l'anneau d'espacement 80 de 9 à 10 pouces (22,9 à 25,4 cm) au-dessus de la matrice 50.
Le vérin inférieur 34 rétracte l'anneau presseur
60 à fond dans la cavité 62. L'anneau 70 est maintenu à la limite supérieure de sa course dans la gorge annulaire 72 par les res- sorts 76 montés dans les logements 74. Dans cet état, l'appareil est prêt à commencer un cycle de fonctionnement pour revêtir des articles poreux d'une matière thermoplastique.
En premier lieu, un objet profilé en une matière en
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substance poreuse, tel qu'une assiette en pulpe moulée cloisonna est posé sur la surface supérieure de la matrice 50 qui, comme mentionné plus haut, est profilée pour épouser et supporter la surface inférieure d'un tel objet. Une feuille de matière thermo- plastique en substance imperforée T qui est destinée à former la surface supérieure de l'objet fini est alors posée sur l'assiet- te et supportée par la matrice. En même temps, l'assietteest placée sur la matrice inférieure 50 qui est de préférence préchauffée à une ,température désirée comprise entre 250 et 400 F (121 à 232 C), pouvant varier avec différentes matières thermoplastiques suivant leur point de fusion.
De plus, si on le désire,la matrice supérieure 90 peut également être préchauffée à une température comprise entre 25C, et 450 F (121 et 232 C) au début du cycle de. fonctionnement.
Aussitôt que l'assiette est placée dans la matrice chauffée, la température de cette assiette commence elle-même à monter.
De même, la température de la feuill de matière thermoplastique augmente également par suite de sa proximité des matrices intérieure . et supérieure chauffées ainsi que de l'assiette elle-même.
Sur la Fig6, le vérin supérieur 24 a étendu sa tige de piston 20 pour amener la matrice supérieure 90 ainsi que l'anneau d'es- pacement suspendu 80 relativement près de l'assiette et de la feuille de matière thermoplastique supportés, de préférence à une distance inférieure à 1 pouce (2,5 cm). A ce moment, si on le 'désire, le déplacement vers le bas de ces deux organes peut être arrêté pour élever davantage la température de la matière thermo- plastique et de l'assiette pendant 1 à 10 secondes.
Sur la Fig. 7, lorsque la matière thermoplastique a été chauffée au point où elle est suffisamment ductile pour pouvoir être étirée en contact intime avec l'objet profilé, une dépres- sion ou Une aspiration provenant de la source 58 est appliquées , approximativement à 20 - 25 pouces (50 à 63,5 cm) de Hg.au moyen des lumières 54 à la face inférieure de l'objet poreux. En raison de la porosité de l'objet, la matière thermoplastique ductile est
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attirée en contact intime avec la surface supérieure de l'objet' poreux. Suivant l'efficacité de cette dépression, il est clair . qu'elle doit être au moins légèrement infériqure à la pression atmosphérique normale.
Cette pression inférieure à la pression . atmosphérique est suffisante pour amener la matière thermoplasti- que à épouser le profil de l'objet poreux sans se plisser si le point approprié dans la gamme ductile de la matière thermoplasti- que particulière a été atteint avant que la dépression, soit appliquée.
Il est également à remarquer que la présence de la cavité
62 permet à la matière thermoplastique d'envelopper le rebord périphérique de l'assiette sous l'effet dela dépressiontransmise à travers le rebord poreux jusqu'à au moins un point formé par la paroi intérieure de la cavité 62. Une double épaisseur de ma- tiére thermoplastique est ainsi appliquée sur la face inférieure du rebord de l'objet et une seule épaisseur sur le bord vertical extérieur de cet objet:. En ce point, la température dans les zones occupées par les matières à unir continue à augmenter et atteint la gamme où la matière thermoplastique devient plastique ou 'poisseuse.
Sur la Fig. 8, le vérin inférieur 34 a soulevé '' l'anneau presseur 60 jusqu'à l'extrémité supérieure de sa course limitée dans la cavité 62 pour maintenir la double épaisseur de matière thermoplastique appliquée autour de la face inférieure du, rebord de l'objet. L'anneau 60 est pressé vers le haut avec une force suffisante pour fixer l'épaisseur inférieure de matière' thermoplastique à l'épaisseur supérieure et lpaisseur supérieure à la pulpe poreuse lorsque la température appropriée .est atteinte,et avec une force suffisante pour coopérer avec les anneaux 70 et 80 et sectionner l'excès de pellicule, comme dé- crit ci-après.
La force que l' anneau presseur 60 exerce vers le haut réagit ainsi contre le rebord relativement rigide de l'as- siette qui est maintenue appliquée contre la matrice 50 par la dé- pression exercée par les lumières 54, Quoique la température de
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.la zone occupée par la matière thermoplastique et la matière poreuse continue à monter, les passages 78 et 82 conduisent sans interruption du fluide de refroidissement pour maintenir l'excès de matière thermoplastique dépassant les bords de l'objet suffisamment en dessous de la gamme plastique.
Sur la Fig. 9, le vérin supérieur 24 a de nouveau été actionné pour continuer à abaisser la matrice 90. L'anneau d'espacement 80 vient d'abord en contact avec'la matière thermoplastique à l'extérieur de l'objet à revêtir.dans la zone située . ' au-dessus de l'anneau 70 à mesure que la matrice supérieure 90 continue à descendre, la liaison à mouvement perdu établie en 88, 118 arrivant à fond de.course pour permettre la matrice 90 de prendre en charge l'anneau d'espacement 80 et de se poser sur ce der.. nier. Lorsque la matrice se posé sur l'anneau d'espacement 80, l'anneau 70 est déplacé à l'extrémité inférieure de sa course verticale, les ressorts hélicoïdaux 76 étant comprimés dans leurs logemer.ts 74.
A ce moment, la température de la matière thermoplastique dans la zone de l'objet à revêtir est suffisante pour que la matièresoit facilement sectionnée au bo d de l'objet. L'excès de ma- tière dépassant les bords de l'assiette.est pincé entre l'anneau d'espacement 80 et l'anneau 70,et 1 'déplacement vers le bas de la pellicule pincée dans la cavité 72 sert à arracher tout excès de matière thermoplastique de l'assiette revêtue.
De plus, la fermeture de la matrice 90 sur l'anneau d'espacement 80 et de l'anneau 80 sur la matrice inférieure 50 crée une chambre fermée entourant l'objet à revêtir. Une paroi de cette chambre fermée est formée par la partie profilée de la matrice aspirante @ 50 qui supporte l'objet poreux P. L'autre paroi de cette chambre est formée par les surfaces inférieures évidées de la matrice 30. La dépression appliquée par les lumières 54 de la matrice inférieure continue à maintenir une pression inférieure à la pression'atmosphérique sur la face exposée ou extérieure de' la matière et .l'attire, en contact avec la pulpe.
Mais, lorsque
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les organes se ferment, du fluide sous pression,tel que de l'air débité par les lumières 106 à une pression de 50 à 200 livres/
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pouce carré (3,5 à 14 hg/cm2) laression e?oercée dans la chambre .fermée contre la'surface exposée de la feuille de matière thermo- plastique. Ce fluide sous pression est chauffé lorsqu'il traverse le plateau chauffant 98 dans les chambres 108, 104. Cela étant, la pression exercée sur la face exposée de la matière thermo- plastique est accrue jusqu'à un point notablement supérieur à la pression atmosphérique'en 0,5 à 10 secondes.
De plus, la tempéra- ture de la matière thermoplastique à ce moment est amenée dans une'' gamme qui n'est pas égale à celle des matrices préchauffées 50, 90 mais qui est suffisante pour qu'une fusion'avec la pulpe poreu- se puisse se produire. La pression régnant dans la cavité agit sur la matière thermoplastique dans tous les sens y compris les parois les plus fortement inclinées ou profilées. De même, la température est ainsi appliquée à la matière thermoplastique par le fluide chauffé sur sa surface supérieure d'une manière uniformé- ment répartie qui évite le risque de brûler- les objets. Lorsque le point de fusion est atteint, la matière thermoplastique se fixe à chaud et sous une pression supérieure à la pression atmos- phérique à la pulpe poreuse.
En soulevant la matrice supérieure 90 et son anneau d'espacement associé 80 au moyen du vérin 24 et de la liaison à mouvement perdu 88, 118, on peut éliminer l'excès de matière thermoplastique entourant l'objet revêtu. De plus, l'écartement de l'anneau presseur 60 et la cessation de la dépression appliqués par les lumières 54 permet d'enlever l'objet de la matrice 50,
L'objet perfectionné A fabriqué en pulpe poreuse profiléeP fixée à la matière thermoplastique T,obtenu par le procédé et l'appareil décrits plus haut, est décrit en détail sur les Fig. 1 à 3. Sur la Fig. 1, l'objet fini A décrit plus haut est une assiette cloisonnée.
Un tel objet estcité sim- plement à titre d'exemple parce qu'il comprend des parois. profilées
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fortement ou profondément inclinées 132 près de son bord ainsi' qu'un contour irrégulier et anguleux aux nervures 134. Le ' fond plat 136 de la partie centrale de l'as- siette ainsi que la partie médiane relativement plane du re- bord 138, réunieà l'extrémité supérieure du bord incliné 132 oc- cupent des plans en substance horizontaux- Le bord périphérique extérieur 140 du rebord 138 de l'assiette est soumis à une usure accrue par Contact physique,comme , que le bord d'une tasse est soumis à un contact beaucoup plus fréquent que les autres parties de cette tasse,
Sur la Fig.
2, le rebord 138 comprenant sa périphérie extérieure 140 est représenté à plus grande échelle pour mon- trer comment la matière thermoplastique T est intimement unie à sa surface supérieure 142. De plus, le bord vertical extérieur du rebord 140 comprend une seule épaisseur de matière thermo- plastique telle que 144. Une double épaisseur 146 de matière thermos plastique est fixée en 148 sur le dessous du rebord périphérique extérieur 140. Le bord 150 de la matière thermo- plastique qui a été séparé de.la feuille de départ plus grande se fixe au se soude à la couche adjacente de matière thermoplastique pour former une double épaisseur de matière thermoplastique appliquée sur le rebord de l'objet en pulpe poreuse .
La Fig. 3 est une coupe verticale, à plus grande échelle d'un fragment de l'objet A et montre le joint intime obtenu entre la matière thermoplastique T et la pulpe poreuse P.
Cette figure montre un segment d'un objet tel que l'assiette. à l'endroit où le fond 136 se raccorde à la paroi latérale in- clinée 132. De plus, . à la droite de la Fig. 3, la matière thermoplastique a été arrachée de la pulpe, brisant le joint formé entre elles pour montrer davantage les particularités amélio- rées de l'objet . de 1 'invention. '
Dans la partie gauche de la Fig. 3, le joint 142 occupe
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une zone qui, sur le dessin, est représqntée comme étant d'environ de 1/10 de l'épaisseur de la matière thermoplastique. Les fibres
152 sur la surface supérieure de la pulpe sont en contact physique intime avec la surface inférieure de la matière thermoplastique.
Une certaine fraction de la matière thermoplastique a fondu en 154 autour des fibres supérieures 152 en certains points longi- tudinaux tandis que d'autres parties longitudinales 156 sont fixées par entremêlage avec d'autres fibres dans une couche légèrement inférieure séparée de la zone de liaison. La tempé- rature et la pression appliquées à la matière thermoplastique sont insuffisantes pour la rendre liquide au point qu'elle soit pressée profondément dans 1 pulpe mais est suffisante pour at- teindre une profondeur de pénétration prédéterminée delà pulpe dans la surface inférieure,de la matière thermoplastique.
De plus, comme le montre le dessin, la surface supérieure de la pulpe à laquelle de la matière thermoplastique a été fixée par pression présente un profil plus égal que la surface rugueuse ou acci- dentée'' 158 située en dessous de l'objet, à laquelle aucune ma- tière thermoplastique n'a été fixée.
La Fig. 3 montre également que l'épaisseur de la matière thermoplastique est en substance constante sur toute sa surface.
De plus, l'étendue de la zone de jonction est constante sur toute sa superficie. Le joint obtenu surla paroi fortement inclina 132 de l'assiette est identique à celui obtenu sur le fond 136.
Dans la partie droite de la Fig. 3 ou une matière thermoplastique T est représentée arrachée de la pulpe P, plu- sieurs fibres de pulpe 160 ont été arrachées et séparées des autres fibres de pulpe 162 qui sont restéesattachées à la pulpe,
Les fibres 160 sont en partie noyées en 164 dans lamatière ther- moplastique. De plus, plusieurs empreintes 166 sont apparentes à la surface inférieure de la matière thermoplastique. Ces empreintes sont formées par contact de pression avec des fibres de pulpe pendant le processus de stratification et ces fibres sont suffisamment entremêlées avec des fibres adjacentes pour ne pas se détacher
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de celles-ci lorsque la matière thermoplastique a été arrachée de la pulpe.
De plus, la quantité de pulpe qui adhère à la matière thermoplastique lorsque la matière thermoplastique est arrachée ' de la pulpe est en substance constante sur une unité de surface donnée, par exemple sur 1 cm2.Par exemple, quoique que la quan- tité puisse dépendre plus ou moins de la qualité et de la nature de la pulpe etde la matière thermoplastique ainsi que de la tempéra- ture, de la durée et de la pression de stratification, cette quantité est constante sur le fond plat 136 ainsi que sur les côtés fortement inclinés 132. En d'autres termes, la force'nécessaire'pour briser la jonction et séparer la matière thermoplastique de la pulpe est égale sur le fond ainsi que sur les côtés.
Si la matière thermo- . plastique est initialement transparente, par exemple, le degré de .translucidité ou de "flou" qui lui est conféré par'la pulpe qui .y adhère après arrachement est en substance constant sur toute l'étendue de la matière thermoplastique. Les zones de matière thermoplastique séparée qui revêtent les côtés fortement inclinés, ne contiennent pas moins de pulpe que les zones qui revêtent le fond de l'objet.
Pour assurer que des personnes spécialisées dans ce domaine puissent mettre l'invention en pratique, le ta- bleau suivant est donné pour suggérer des températures, des temps et despressions pour cinq types différents de matière thermoplasti- que utilisable avec. le procédé et l'appareil décrits plus haut.
Les valeurs ne sont que relatives et ne doivent en aucun cas être considérées comme limitant la portée,de l'invention car chacune d'elles doit être considérée comme couvrant toute une gamme de valeurs équivalentes- La pulpe moulée (P) utilisée com- prend des feuilles pressées d'environ 1/32 de pouce (0,8 mm) d'épaisseur façonnées en creux sous forme de récipients.
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EMI19.1
MATIERE THERMOPLASTIOUE (T)
EMI19.2
<tb> Poly- <SEP> Poly- <SEP> Poly- <SEP> Poly- <SEP> Poly-
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EMI19.3
, éthylëne oropylëne ester styrène amide
EMI19.4
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<tb> Epaisseur <SEP> de <SEP> la
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<tb> feuille <SEP> de <SEP> matiè-
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<tb> re <SEP> thermoplasti-, <SEP> 0,025 <SEP> 0,025' <SEP> 0,013 <SEP> 0,025 <SEP> 0,025
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<tb> que <SEP> (T), <SEP> en <SEP> mm..
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Température <SEP> de <SEP> 177 <SEP> 177 <SEP> 232 <SEP> 177 <SEP> 232
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<tb> lachambre <SEP> (90)
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<tb> en <SEP> 0 C
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<tb> Pression <SEP> de <SEP> la <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 7
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<tb> chambre <SEP> (114)
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<tb> en <SEP> kg/cm2
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Dépression dans 63e5 61 63,5 63,5' ' z5 g
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<tb> la <SEP> matrice <SEP> (58)
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EMI19.7
en cm ' de Hg . , . '
EMI19.8
<tb> Temps <SEP> de <SEP> préchauf- <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> . <SEP> 10
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<tb> fage <SEP> des <SEP> matières
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<tb> (P, <SEP> T) <SEP> dans <SEP> la <SEP> ma- <SEP>
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<tb> chine, <SEP> secondes
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<tb> Temps <SEP> nécessaire <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 10,0 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0
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<tb> à <SEP> la <SEP> machine <SEP> .
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<tb> pour <SEP> fermer <SEP> la
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<tb> chambre, <SEP> se-
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<tb> Temps <SEP> de <SEP> stratifi- <SEP> 1,0 <SEP> 1,6 <SEP> 8,0 <SEP> 1,0 <SEP> 2,2 <SEP> - <SEP> ' <SEP>
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<tb> cation,secondes
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On a donc décrit un procédé pour revêtir d'une matière thermoplastique des objets en pulpe moulée qui unit convenable- ment une matière thermoplastique à une matière poreuse en une cou- che égale suffisante pour des objets qui subissent des manipula. tions brutales,et en une production en grande série, On obtient cette stratification à chaud et au moyen d'une pression agissant pendant un laps de temps égal sur toute la surface de l'objet en
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dépit de l'irrégularitéou de la complexité du profil de certaines parties de cet objet.
L'absence de matrices de pressage mâle et femelle s'épousant, diminue notablement le prix de revient de l'appareil utilisé suivant T'invention, l'élimination de ces to- lérances permettant de fabriquer de nombreux objets de formes diffé- rentes sur une machine en remplaçant simplement la matrice aspirante
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De plus, lorsqu'on a atteint la température requise et qu'on a effectué les réglages de pression requis, ces valeurs peuvent rester constantes cycle après cycle pendant une . fabrication en série - sans qu'on doive modifier ces va*- leurs pendant chaque cycle.
Le procédé visant à obtenir une double épaisseur de matière thermoplastique sur les rebords périphériques d ' objets tels que des assiettes donne un pro-
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duit sU:9ér1eUr à #Ju1 i:u 'en pouvait obtenir Jusqu'à présent dans une fabrication en série. Finalement, l'étendue delà jonc- tion entre la matière thermoplastique et la pulpe moulée est avantageusement constante sur le fond ainsi que sur les côtés des objets, ce fait étant facilement vérifié en arrachant la matière thermoplastique de la pulpe.
.Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux dé- tails d'exécution décrits auxquels des changements et des mo- difications peuvent être apportés sans sortir de'son cadre.