Brevet FR2030110A1 — publié le 19701030

î 2030110 La présente invention concerne un procédé pour la production de moules et les moules ainsi produits. Elle concerne plus spécialement la production de moules convenant à une utilisation pour la fabrication d'objets ou articles à partir de ma-5 tières thermoplastiques, en particulier par moulage par injection. L'invention concerne la production de moules par formation d'une carapace métallique qui définit la surface de moulage et qui est produite de préférence par application de métal 10 par projection, cette carapace étant ensuite conjuguée à une couche de renforcement formant corps de support. L'invention concerne en particulier un procédé perfectionné pour la production de la carapace métallique et pour l'établissement d'un renforcement conjugué à celle-ci. 15 Le but de l'invention est de créer un procédé sinqple et judicieux. L'invention est matérialisée dans un procédé pour la production d'un moule consistant à former une carapace métallique autour d'un modèle de l'objet ou article à mouler, à fixer 20 des conduits de chauffage ou de refroidissement sur cette carapace métallique et à appliquer un matériau de renforcement afin de constituer un corps de support pour cette carapace, ce matériau noyant les conduits tout en laissant leurs extrémités exposées, le modèle étant muni d'une lèvre en saillie qui en-25 toùre la partie de ce modèle définissant l'objet à mouler et sur laquelle le métal est déposé afin d'assurer l'accrochage de la carapace métallique sur le modèle. Les recherches qui ont abouti à l'invention ont montré qu'il est particulièrement judicieux d'appliquer le matériau 30 d© renforcement sur la carapace en deux stadeso Ainsi, le premier stade peut être utilisé pour rendre la carapace auto-porteuse, afin qu'elle puisse être transportée facilement sans endommagement. La seconde couche ds matériau de renforcement constitue un corps de support pour le moule, afin de permettre 35 son utilisation au cours d'opérations de moulage. Le degré de renforcement nécessaire dépend de l'opération de moulage pour laquelle le moule va être utilisé. Par exemple, si le moule doit être utilisé pour un moulage par injection faisant inter 69 45191 2 venir des pressions élevées pour injecter les matières dans ce moule, un corps de support résistant est alors nécessaire. Par contre, si le moule doit être utilisé pour des opérations de moulage par soufflage, le matériau de renforcement ou de support 5 n'a pas besoin de résister à des pressions aussi élevées. Les recherches ont montré que, pour éviter 1'endommagement de la carapace métallique, en particulier d'une carapace qui été produite par projection au chalumeau, cette carapace ne doit pas être séparée du modèle tant que la première couche de ren-10 forcement n'a pas été appliquée sur elle. Ceci est particulièrement important dans le cas de carapaces métalliques produites par projection au chalumeau, étant donné que des contraintes tendent à s'accumuler dans la carapace par suite de la contraction du métal lors de son refroidissement sur le modèle® 15 Toutefois, si les carapaces sont produites à partir de métaux à faible coefficient de contraction ou de dilatation thermique comme les alliages de bismuth et d'étain, la carapace peut être dégagée du modèle avant l'application du renforcement, bien que ceci ne corresponde pas à la solution préférée étant donné que 20 les carapaces ont moins tendance à se fissurer lorsqu'elles sont renforcées. L'invention concerne également les moules réalisés par ce procédé. L'invention est particulièrement utile pour la produc-25 tion de moules employés pour le moulage par injection. Ces moules sont généralement dénommés "moules ouverts* et sont constitués par deux moitiés. Judicieusement, une moitié du moule ouvert peut être réalisés par le procédé suivant l'invention, et quand cette moitié a été dégagée du modèle, la ca-30 vité ainsi produite peut être utilisée elle-même comme modèle pour la production de l'autre moitié. Le modèle de l'objet ou article à mouler peut être réalisé de toute manière requise et peut être en n'importe quel matériau convenable, à condition qu'il ne soit pas affecté de 35 façon défavorable ou nuisible pendant les stades opératoires suivant l'invention. Le modèle peut être en bois, en métal, en plâtre, en matière thermoplastique synthétique ou en résines thermodurcissables, en caoutchouc, en particulier en caoutchouc 69 45191 3 203Q11Q de silicones, en cire, en plasticine, en argile ou en résine polyester renforcée par du verre. Le modèle doit être muni d'une lèvre s'étendant tout autour de sa surface destinée à définir la surface de moulage et au delà de ladite surface, afin 5 que le métal puisse être appliqué par projection sur cette lèvre et assure l'accrochage du métal sur ce modèle, ce métal demeurant ainsi dans la position voulue sur le modèle jusqu'à ce que l'application par projection soit terminée, et n'ayant pas tendance à s'écarter ou à se décoller dudit modèle. Il est 10 préférable que le modèle soit monté sur un socle de bois ou de métal présentant des bords anguleux qui constituent la lèvre assurant l'accrochage de la carapace en métal appliquée par projection sur ledit modèle. lie modèle renferme de préférence des conduits de refroidissement, qui doivent être fixés aussi 15 près que possible de la surface devant recevoir un revêtement par projection. Il est préférable en outre que le modèle soit revêtu d'un agent de séparation ou de décollement { par exemple -d'alcool polyvinylique) avant la formation de la carapace métal-■ lique. Ceci est préférable en particulier quand la carapace est 20 produite par projection au chalumeau. L'agent de décollement ou de séparation permet à la carapace métallique d'être séparée aisément du modèle par immersion dans l'eau et favorise également l'application satisfaisante du revêtement métallique initial déposé par projection. 25 La carapace métallique peut judicieusement être formée autour du modèle par dépôt électrolytique, ou bien par projection de métal. N'importe quel métal permettant de réaliser une carapace autour d'à-modèle peut être utilisé, mais il est préfé-. rable que, si -la surface du moule est formée par projection de . 30 métal, le métal utilisé soit du zinc. Suivant une variante, la carapace peut être produite par projection de métal au moyen d'air comprimé, en utilisant un alliage à bas point de fusion à faible coefficient de dilatation thermique, les alliages de bismuth et d'étain convenant alors particulièrement bien. Ces 35 métaux fournissent une reproduction exacte de la surface du modèle. Les carapaces métalliques appliquées par projection au chalumeau peuvent être constituées entièrement par du zinc, ou bien par une couche de zinc d'une épaisseur minimum égale à 69 45191 4 2030110 1,25 mm conjuguée à un renforcement en acier à faible teneur en carbone, en cuivre ou en aluminium. Si l'on utilisé des techniques d'application de métal par projection, 1 'aluminitim ■ constitue un autre métal particulièrement judicieux, étant donné qu'il 5 est plus léger, qu'il a moins tendance à se fissurer et qu'il est appliqué aisément par projection à une vitesse élevée, cette expression correspondant à la quantité de métal déposée par minute. Une épaisseur de carapace métallique d'environ-6,35 mm est préférable pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'inven-10 tion. • Après l'application de métal par projection, des conduits de chauffage ou de refroidissement, de préférence en cuivre, doivent être placés et repliés de façon à suivre les contours de la carapace métallique. Oes conduits sont de préférence fixés 15 sur la carapace métallique à l'aide d'une résine époxy à charge métallique, étant donné que cet adhésif fournit un échange de chaleur satisfaisant. Suivant une variante, les conduits peuvent être collés en place à l'aide d'une résine époxy à charge métallique, puis fixés rigidement sur la carapace par applica-20 tion par projection d'un autre revêtement de métal au-dessus desdits conduits, ce qui assure leur rétention sur la carapace produite initialement par projection de métal. Si désiré, des thermocouples peuvent également être placés sur la carapace métallique, étant donné qu'ils se trouvent alors au voisinage 25 immédiat de la surface du moule. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré du procédé, objet de l'invention, la carapace métallique est renforcée en la conjuguant à un corps de support en matériau de renforcement alors qu'elle est accrochée fermement sur le modèle du fait qu'elle vient coiffer la lèvre de ce 30 modèle. Judicieusement, la carapace peut être entourée d'un coffrage de façon à ménager une cavité dans laquelle un matériau de renforcement fluide tel que du béton peut être coulé. Le coffrage peut être réalisé judicieusement en vissant des pièces de bois sur le socle sur lequel le modèle est monté. Des 35 tiges ou barres d'acier formant tirants peuvent ensuite être repliées et disposées en croix de façon à s'étendre au-dessus du caisson formé, en faisant saillie de chaque côté. Ces tiges ou barres ont deux fonctions: elles constituent des organes 69 45191 5 2030110 servant à transporter la moitié de moule lorsqu'un corps de support ou de renforcement a été adapté sur elle, et elles pénètrent également dans la seconde couche de renforcement si une telle couche est utilisée. Si la carapace métallique a été 5 produite par projection, il est judicieux de la recouvrir d'une peinture hydrofuge avant d'appliquer sur elle le matériau de renforcement. Un matériau de renforcement tel que du "béton ou un ciment alumineux peut ensuite être coulé dans la cavité, afin de recouvrir la carapace pour la rendre autoporteuse. Il 10 est préférable d'assurer une vibration intense du système pour avoir la certitude qu'aucun vide ne va être créé au voisinage de la carapace métallique. Quand le corps de support en matériau de renforcement est solidifié, la carapace peut être sectionnée par rapport à la lèvre du support et séparée de celle-15 ci. Si le aoule doit être utilisé au cours de cycles de moulage à haute pression, il doit être muni d'un corps de support rigide. Suivant un mode de mise en oeuvre du procédé, objet de l'invention, pour la réalisation d'un moule complet, la carapa-20 ce métallique associée aux conduits de refroidissement et éventuellement à des thermocouples fixés sur elle est munie d'une première couche de renforcement en la plaçant dans un sommier en bois ou en métal des blocs métalliques de section carrée étant placés à chaque angle, le sommier étant ensuite rempli 25 de matériau liquide, par exemple de béton, dont on assure la prise ou solidification. L'utilisation d'un matériau de renforcement en deux couches présente un avantage additionnel en ce sens que les fissures qui -se forment dans la couche externe du renforcement ne vont pas se propager aisément à travers la se-30 conde couche jusqu'à la carapace métallique. Si l'invention est utilisée pour la production de moules ouverts, la carapace de la seconde moitié de moule peut judicieusement être préparée en retournant la première moitié de moule terminée et en l'utilisant comme berceau de projection 35 pour produire la carapace métallique destinée à l'autre moitié de moule. Pour faciliter l'opération, il est préférable que la première moitié de moule soit utilisée comme berceau d'application par projection après qu'elle a été munie de sa première 69 45191 6 2030110 couche de renforcement, mais avant l'application du second matériau de renforcement ou de support» Une baguette de for*e anguleuse est de préférence adaptée autour de la partie supérieure de la carapace retournées afin de constituer autour de 5 cette première carapace une lèvre sur laquelle la seconde carapace appliquée par projection va pouvoir s'accrocher» Avant l'application de métal par projection sur la première carapace retournée, une matière est déposée sur cette carapace, selon l'épaisseur requise pour ménager la cavité de moulage. Les con-10 duits déjà adaptés sur la première moitié de moule peuvent être utilisés pour refroidir le système lors de l'application par projection de la seconde carapace métallique. Quand les moules sont utilisés pour un moulage par injection, un trou conique dénommé "trou ou canal d*injection"9 à 15 travers lequel le polymère peut être injecté dans le moule, doit être ménagé dans la paroi de ce moule. Judicieusement, xm. bloc métallique est par suite disposé de façon précise sur la matière définissant la cavité de moulage, avant l'application de métal par projection, de telle sorte que ce bloc puisse en-20 suite être percé et alésé pour constituer le canal d'injection. Du métal peut alors être appliqué par projection selon l'épaisseur requise sur la cire, autour du bloc métallique et de la zone d'accrochage formée par la baguette de profil anguleux, Ss telle sorte que la carapace produite soit maintenue fermement 25 en place. Suivant une variante, le bloc métallique peut être placé à l'arrière de la carapace appliquée par projections mais un grand soin doit alors être apporté au perçage d'un trou pour former le canal d'injection.^ afin de ne pas fissurer la carapace métallique. 50 Des conduits et des thermocouple s peuvent être adaptés sur la seconde carapace appliquée par projection, de la même manière que pour la matrice formée par la première moitié, et une première couche de renforcement peut être utilisée pour renforcer la carapace® La couche de renforcement peut être appli-35 quée en fixant un coffrage conjugué à des tiges de renforcement autour de la carapace et en disposant un bloc de métal pour former le prolongement du bloc destiné à constituer le canal d'injection, déjà placé sur la matière définissant la cavité de mou- BAD ORIGINAL 69 45191 7 2030110 lage, afin que ce second bloc s'étende jusqu'au-dessus du niveau auquel le renforcement doit être coulé, ce qui permet de percer la totalité du bloc pour constituer le canal d'injection. Un matériau de renforcement fluide tel que du béton ou 5 du ciment alunineux peut ensuite être coulé autour de la carapace et sa prise ou solidification peut être assurée» Cette seconde moitié de moule peut ensuite être séparée de la première moitié en sectionnant le métal pour le dégager de la baguette de profil anguleux. 10 Si les deux moitiés de moule doivent être utilisées pour produire des moulages de grandes dimensions dans des machines exerçant une force importante pendant le moulage, elles doivent être équipées d'un corps de support résistant à la pression et elles doivent être munies d'un matériau de renforcement 15 solide, absorbant les efforts de moulage. Un matériau préféré est constitué par du béton. Les moitiés de moule peuvent également être munies d'organes permettant leur positionnement sur une machine de moulage. Comme indiqué précédemment, les moules peuvent judicieu-20 sement être renforcés par montage séparé de chacune des moitiés moule dans un sommier qui est ensuite rempli d'un matériau de renforcement, de préférence de béton. Le sommier doit comporter des parois de hauteur suffisante pour supporter le matériau de renforcement selon la profondeur requise. Les organes 25 par lesquels les moules peuvent être positionnés sur la machine de moulage comprennent judicieusement des blocs métalliques qui peuvent être disposés à l'intérieur du sommier, de: préférence aux angles de celui-ci, afin d'être noyés dans le matériau de renforcement. Suivant une variante, les blocs peuvent 50 être fixés à l'extérieur du sommier. Il est toutefois important, dans le cas de moules ouverts, que les deux moitiés soient positionnées de façon correcte l'une par rapport à l'autre; on parvient judicieusement à ce résultat en disposant d'abord une moitié de moule dans son matériau de 55 renforcement et en l'utilisant pour assurer un positionnement correct de la seconde moitié dans son propre matériau de renforcement. La seconde moitié de moule et les blocs munis de goujons peuvent judicieusement être placés à l'intérieur d'un 69 45191 8 2030110 sommier qui est ensuite rempli de béton, de telle sorte que cette moitié de moule "flotte" sur le béton et se trouve à un niveau supérieur à la position finalement requise. La première moitié de moule placée dans son sommier est alors abaissée sur 5 la seconde moitié de telle sorte que celle-ci soit enfoncée dans le béton jusqu'à la profondeur requise. Les deux moitiés de moule peuvent alors être amenées dans la position correcte l'une par rapport à l'autre au moyen des blocs métalliques prévus aux angles des sommiers. Les blocs d'une moitié de moule 10 sont munis de goujons tandis que les blocs de l'autre moitié de moule présentent des trous pour la réception de ces goujons, ces derniers s'engageant dans lesdits trous pour assurer un positionnement correct des deux moitiés de moule. La seconde moitié de moule est enfoncée ensuite dans le béton jusqu'à la 15 profondeur requise et on assure la prise ou solidification du béton. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. 20 La fig. 1 montre le modèle utilisé pour la production de la première moitié de moule. La fig. 2 montre le modèle recouvert d'une carapace métallique qui est conjuguée à un matériau de renforcement rigide. La fig. 3 montre la moitié de moule visible sur la fig. 2, 25 séparée du modèle et retourné. La fig» 4 montre le mode de préparation de la moitié de moule visible sur la fig. 3, afin qu'elle serve de modèle pour la production de la seconde moitié de moule. La fig. 5 montre la formation de la seconde moitié de 30 moule. La fig. 6 montre la seconde moitié de moule séparée de la première moitié et retournée. Si l'on se reporte à la fig. 1, le modèle est monté sur un socle en bois 2 qui est muni d'un bord anguleux 3 sur le— 35 quel le revêtement métallique est formé afin que ce métal soit "accroché" sur le socle. Des conduits de refroidissement 4 sont prévus sur la partie arrière du modèle pour favoriser la solidification du revêtement métallique appliqué par projection. 69 45191 9 2030110 Comme visible sur la fig. 2, le modèle est tout d'abord recouvert par projection d'une couche de métal 5 sur laquelle des conduits 6 et des thermocouples 7 sont fixés» Ce modèle recouvert par projection est ensuite entouré par un coffrage 8 et 5 est muni de tiges d'accrochage 9 qui sont repliées de façon à s'adapter à la forme du modèle. Un ciment alumineux est alors coulé dans le coffrage afin de constituer une couche de renforcement 10 autour de la carapace, et lorsque le ciment est solidifié, la moitié de moule peut être séparée du modèle en 10 sectionnant le métal sur le bord anguleux 3 du socle, afin de pouvoir dégager la carapace du modèle et la retourner comme montré sur la fig. 3, ce qui laisse apparaître la cavité de soulage 11. lia moitié de moule représentée sur la fig. 3 est ensuite 15 utilisée comme modèle pour la production de l'autre moitié de moule comme visible sur la fig. 4. lia surface 11 de la cavité est tout d'abord recouverte d'une couche de cire 12 selon ls é-paisseur requise pour former la cavité de moulage. Un bloc métallique 13 est ensuite placé sur la cire, dans la position 20 dans laquelle le canal d'injection doit être formé dans le mou-La moitié de moule recouverte de cire est alors revêtue par projection d'une couche de métal 14, qui s'accroche sur la lèvre formée par la couche de ciment 10 pour constituer l'autre moitié de moule comme visible sur la fig. 5» Des thermocouples et 25 des conduits sont utilisés comme indiqué en 15 et 16. Un bloc métallique 17 est également disposé derrière le bloc 13, un coffrage 19 est placé autour des bords de la carapace métallique appliquée par projection et un ciment alumineux 18 est coulé autour de cette carapace pour renforcer celle-ci tout en 30 laissant l'extrémité du bloc métallique 17 exposée. La seconde moitié de moule peut ensuite être séparée de la première moitié comme montré sur la fig. 6. Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences 35 techniques, sans s'éearter de l'invention. 69 45191 10 2030110 BEVEEDICATIOÏTS 1. Procédé pour la production d'un moule, caractérisé ea ce qu'on forme une carapace métallique autour dsun modèle de l'objet ou article à mouler, on fixe des conduits de chauffage ou de refroidissement sur cette carapace métallique et on appli- 5 que sur elle un matériau de renforcement afin de constituer un corps de support pour cette carapace, ce corps noyant les conduits tout en laissant leurs extrémités exposées, et en ce que le modèle est muni d'une lèvre en saillie entourant la réplique de l'objet ou article à mouler, le métal étant appliqué 10 par projection sur cette lèvre afin d'assurer l'accrochage de la carapace métallique sur le modèle. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la carapace métallique a une épaisseur au moins égale à 1,6 mm. 15 3. Proeédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la carapace métallique est munie d'un corps de support ou de renforcement avant d'être séparée .du.jiodèle« 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau de renforcement 20 est appliqué en deux stades, le premier stade formant une couche protectrice afin de rendre la carapace métallique autoporteuse, tandis que le second stade permet au moule de supporter les efforts engendrés pendant le moulage, la carapace étant séparée du modèle après le premier stade d'application du ma— 25 tériau de renforcement et avant l'application du second stade. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modèle est monté sur un socle muni de bords anguleux qui ménagent la lèvre sur laquelle la carapace métallique vient s'accrocher. 30 60 Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modèle est recouvert d'un agent de séparation ou de décollement avant la formation de la carapace métallique. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 35 à 5j caractérisé en ce que la carapace métallique est formée par dépôt électrolytique. 8. Procédé suivant 1'une quelconque des revendications 1 à 69 45191 ii 2030110 6, caractérisé en ce que la carapace métallique est formée par projection de métal« 9» Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la carapace métallique est produite par projection au cha-5 lumeau et est formée entièrement par du zinc. 10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 et 7» caractérisé en ce que la carapace métallique est formée par une couclie de zinc d'une épaisseur d'au moins 1,25 mm conjuguée à un support en acier à faible teneur de carbone, en 10 cuivre ou en aluminium. 11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la carapace est formée par projection de métal en fusion au moyen d'air comprimé. 12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en 15 ce que le métal est formé par un alliage de bismuth, et d'étain. 13• Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carapace métallique est appliquée selon une épaisseur d'environ 6,35 mm. 14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que le modèle est muni de conduits de chauffage ou de refroidissement. 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins la couche de renforcement voisine de la carapace métallique est formée par du 25 ciment alumineux. 16. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lè matériau de renforcement est du béton. 17» Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce 30 que la carapace métallique est recouverte d'une peinture imperméable avant de recevoir la couche de matériau de renforcement. 18. Moules produits par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.