Brevet FR2027334A1 — publié le 19700925

i 2027334 La présente invention concerne un procédé pour la production de moules et les moules ainsi produits. Elle concerne en particulier les moules destinés à la production d'objets ou d'articles en matière thermoplastique, en particulier les mou-5 les utilisables pour un moulage par injection. Le but de l'invention est de créer un procédé pour la production de moules d'une application particulièrement simple et judicieuse. L'invention est matérialisée dans un procédé pour la 10 production df/un moule consistant à former une carapace de métal autour d'un modèle de l'objet & mouler, à fixer par adhérence des conduits de chauffage ou de refroidissement sur la carapace métallique obtenue en utilisant une résine époxy à charge métallique à titre d'adhésif, et à former un corps de support sur 15 cette carapace, pour assurer son renforcement et pour noyer lés conduits tout en laissant leurs extrémités exposées. De préférence, la carapace a une épaisseur au moins égale à 1,6 mm. L'invention concerne également les moules obtenus par ce 20 procédé* Cette invention est particulièrement utile pour la production de moules destinés à être utilisés pour le moulage par injection. Ces moules sont d'une façon générale dénommés "moules ouverts",sont formés de deux moitiés qui peuvent être produites 25 séparément par le procédé suivant l'invention, puis assemblées. Suivant une variante, une moitié de moule peut être produite par le procédé suivant 1!invention, un modèle de l'objet à mouler peut être placé dans cette première moitié et la carapace métallique de l'autre moitié peut être formée autour de ce mo-30 dèle, de préférence par projection de métal. Il est ensuite nécessaire de combiner des corps de support avec les deux moitiés de moule et de vérifier qu'elles sont en coïncidence l'une avec l'autre lors de leur adaptation dans le matériau formant corps de support. 35 Le modèle de l'objet à mouler peut être réalisé de toute manière requise et peut être formé par n'importe quel matériau convenable, à condition qu'il ne soit pas affecté de façon défavorable pendant les stades opératoires correspondant à l'in- BAD ORIGINAL, 69 45190 2 2027334 vention. Le modèle peut être en bois, en métal, en plâtre, en matière thermoplastique synthétique, en résine thermodurcissa-ble, en caoutchouc, en particulier en caoutchouc de silicones, en cire, en plasticine, en argile ou en résine polyester ren— 5 forcée par du verre. Il est préférable que le modèle soit monté sur un socle en bois ou en métal présentant des bords anguleux qui constituent des moyen? permettant l1accrochage du revêtement métallique appliqué par protection autour du modèle. Le modèle lui-même doit, de préférence, renfermer des con-10 duits de refroidissement, qui doivent être fixés aussi près que possible de la surface sur laquelle la projection doit avoir lieu. Quand la carapace métallique est. produite par protection au chalumeau, il est préférable que le modèle reçoive par projection un agent de décollement ou de séparation soluble dans 15 l'eau comme un alcool polyvinylique avant l'application de métal par projection. L'agent de décollement ou de séparation permet à la carapace métallique d'être séparée facilement du modèle par immersion dans l'eau et favorise également une application satisfaisante du revêtement métallique initial appliqué 20 par projection. La carapace métallique peut être formée autour du modèle par dépôt électrolytique, coulée de métal, à partir de tôle ou bien par projection de métal. On peut utiliser n'importe quel métal à partir duquel une carapace peut être formée a*-25 tour du modèle, mais il est préférable d'utiliser du sine si la carapace est formée par projection au chalumeau* Des alliages à faible retrait, en particulier des alliages de bismuth e1r d'étain, conviennent pour une projection au moyen d'air comprimé. Ces techniques assurent une reproduction exacte de la 30 surface du modèle. Une carapace appliquée par projection au chalumeau peut être entièrement en zinc, ou biea formée par une épaisseur minimum de zinc égale à 1,25 ma» conji^uée à un renforcement en acier à faible teneur en carbone, en cuivre ou en aluminium. Si l'on utilise des techniques de. projection de 35 métaux, l'aluminium constitue un autre matériau particulièrement judicieux étant donné qu'il est plus léger;, a moins tendance à se fissurer et est appliqué aisément par projection à grande vitesse (quantité de métal déposée par minute). Il est BAD ORIGINAL 69 45190 3 2027334 préférable, pour le procédé suivant l'invention, de prévoir une épaisseur de métal comprise entre 1,6 et 6,35 mm. Après la production de la carapace de métal, des conduits de préférence en cuivre doivent être fixés sur la face 5 arrière de cette carapace, de façon à suivre les contours de celle-ci dans un plan de refroidissement prédéterminé. Des recherches ont montré que si les conduits sont fixés sur la carapace métallique, le-moule peut être maintenu de façon efficace à basse température pendant les cycles de moulage par 10 -injection, étant donné que la résine époxy à charge métallique permet un échange de chaleur particulièrement "bon entre les parois du moule et un agent de refroidissement s'écoulant dans les conduits. Suivant une variante de réalisation, les conduits peuvent être collés en place à l'aide d'une résine époxy à 15 charge métallique, puis leur fixation résistante sur la carapace peut être assurée par une autre projection de métal de façon à recouvrir ces conduits. Si désiré, des thermocouples peuvent être collés également sur la carapace métallique, de préférence de la même manière que les conduits, ceci ayant 20 pour avantage particulier de leur permettre de se trouver au voisinage immédiat de la face du moule. La carapace métallique doit alors être conjuguée à un corps de support constitué par un matériau de renforcement pour permettre son utilisation au cours d'opérations de moulage. La nature du matériau de renfor-25 cernent dépend de l'utilisation désirée pour le moule. Le degré de renforcement requis dépend de l'opération de moulage. Par exemple, si l'on utilise des techniques de moulage par injection, un degré de renforcement important est nécessaire étant donné que le moule doit résister à des pressions élevées. Au cours 30 d'autres opérations de moulage, par exemple lors d'un moulage par soufflage, il n'est pas essentiel que le moule soit aussi résistant. Des recherches ont montré qu'il .est particulièrement judicieux de prévoir une première couche de renforcement autour de la carapace métallique, de telle sorte que celle—ci 35 puisse être séparée aisément du modèle et transportée facilement . Cette carapace renforcée peut ensuite être conjuguée à un corps de support constitué par une autre couche de renforcement pour permettre son utilisation au cours d'opérations de moulage. 69 45190 4 2027334 La première couche de renforcement peut être judicieusement formée en entourant la carapace et les conduits adhérant sur elle de manière à former une sorte de coffrage, afin de délimiter une cavité dans laquelle le premier matériau de renforcement peut 5 être coulé. Par exemple, on peut adapter un coffrage en bois sur le socle sur lequel le modèle repose, de telle sorte que les conduits de refroidissement fassent saillie à travers ce coffrage. Des tiges en acier peuvent ensuite être pliées et placées de façon à s'entrecroiser sur le caisson ainsi formé, tout en 10 faisant saillie de chaque côté. Ces tiges remplissant deux fonctions: elles constituent des éléments permettant de transporter la carapace métallique avec son support et elles favorisent également 1*entretoisement de la carapace dans la seconde couche de renforcement* Si la carapace métallique a été prodmlte par pre-15 jection, il est judicieux de la recouvrir d'une peinture hydro-fuge avant d'appliquer sur elle la première couche de reaferee-ment. Ses recherches ont montré qu'un bé%on ou un ciment alumine ux conviennent particulièrement bien en rue de leur coulée dans la cavité formée par le coffrage, pour recouvrir les eara-20 paces et constituer la première couche de renforcement. Il «et préférable que l'ensemble du système soit soumis à ma* vibration intense afin d'avoir la certitude qu'il ne va pas demeurer de vides dans la couche de renforcement* Après la prise em le durcissement du matériau formant support, on peut séparer la 25 carapace renforcée du modèle* Cette carapace renforcée va ttre dénommée ci-après "matrice". Le stade opératoire suivant consiste à établir la seconde couche de support ou de renforcement sur cette matrice* Comme indiqué précédemment, la nature et les dimensions du corps de 30 support dépendent de l'utilisatiea envisagée pour le momie et des dimensions de celui-ci* Bans le cas de moules de petites . dimensions, la carapace métalligue et les conduits de refroidissement ainsi que les thermocouples fixés sur cette carapace peuvent judicieusement Stre placés dans un sommier ou cadre 35 formé par des pièces de bois ou de métal, qui est ensuite reaçpli avec le matériau formant support, lequel est de préférence du béton. Les pièces de bois ou de métal sont assemblées sur une surface plane lors de la coulée du béton autour de la matrice, et il est préférable que leur surface soit recouverte d'un film sa°orig ,nac 69 45190 S 2027334 plastique pour fournir un fini satisfaisant pour le béton et afin de constituer un agent de décollement ou de séparation. Un antre avantage qui résulte de l'établissement d'un renforcement en deux stades réside dans le fait que les fissures qui 5 peuvent apparaître dans la couche extérieure ne se propagent pas dans les autres couches. Si les moules doivent être utilisés pour le moulage par injection, il est préférable que des blocs métalliques soient disposés à chaque angle du sommier# Les dimensions de blocs métalliques dépendent de la machine de 10 moulage utilisée et des dimensions du moulage produit. Si le procédé suivant l'invention est utilisé pour produire des moules "ouverts" en vue d'un moulage par injection, la carapace de la seconde moitié de moule peut judicieusement être préparée en inversant la première moitié de moule et en 15 utilisant sa cavité comme berceau de projection pour produire la carapace métallique destinée à l'autremoitié de moule. Une baguette à profil anguleux est de préférence adaptée autour de la partie supérieure de la carapace inversée pour assurer l'accrochage du métal appliqué par projection» Avant que le métal 20 ssit projeté dans la cavité, une matière est déposée sur la carapace de la première moitié de moule selon l'épaisseur désirée pour ménager cette cavité de moulage. Quand les moules sont utilisés pour un moulage par injection, un trou de forme conique à travers lequel le polymère 25 peut être injecté dans le moule doit être ménagé dans la paroi de celui-ci. Judicieusement, un bloc métallique peut être placé dans une position précise sur le matériau délimitant la cavité avant la projection du métal, de telle sorte que ce bloc puisse ensuite être percé et alésé pour constituer le trou d'in-30 jection. Le métal peut alors être appliqué par projection selon l'épaisseur désirée sur de la cire* autour du bloc métallique, pour former la carapace de la seconde moitié de moule, et les conduits déjà adaptés sur la matrice peuvent être utilisés pour refroidir le système lors de cette projection. 35 Suivant une variante, le bloc métallique peut être disposé derrière la carapace et un trou peut être percé à travers les deux pour former le trou d'injection; si l'on adopte cette technique, on doit veiller à éviter la fissuration de la carapace métallique» BAD ORIGINAL* 69 45190 6 2027334 Des conduits et des thermocouplea doivent ensuite être adaptés sur la seconde carapace appliquée par projection de la même manière que cela était le cas pour la matrice. lies conduits peuvent judicieusement être fixés au moyen d'une résine 5 époxy à charge métallique, afin d'assurer un transfert de chaleur satisfaisant, et si désiré l'adhérence peut être améliorée par projection de métal autour de ces conduits. Un coffrage «a bois combiné à des tiges de renforcement peut ensuite être fixé autour de la carapace et un bloc de métal peut être disposé de 10 façon à former le prolongement du bloc servant à la production du trou d'injection disposé sur la cire. Le bloc doit s'étendre au delà du niveau auquel le renforcement va être coulé, de telle sorte qu'il puisse être percé pour ménager le trou d'injection* TJn matériau de renforcement tel que du bétem ou mn 15 ciment alumineux est ensuite coulé autour de la carapace, et on permet sa prise ou son durcissement afin qu'il devienne autoporteur. Le niveau du béton doit se trouver au-dessous du sommet du bloc métallique. Comme indiqué précédemment, si les deux moitiés de lurale 20 doivent être utilisées pour produire des moulages de grande a dimensions dans des machines exerçant une force importante pe&* dant le moulage, elles doivent être munies d'un corps de support résistant à la pression, par exemple en bétin, et équipées d'organes permettant leur positionnément sur un* machine de 25 moulage. Ce résultat peut être obtenu judicieusement en pla«* * çant chacune des moitiés de moule dans tin sommier qui est ensuite rempli de matériau de renforcement, de préférence de béton. Le sommier doit comporter des parois ayant une hauteur suffisante pour supporter le matériau de renforcement jusqu'à 30 la hauteur requise et les conduits doivent avoir une longueur suffisante pour pouvoir s'étendre jusqu'à l'extérieur du sommier. Les organes grâce auxquels les moules peuvent étire positionnés sur la machine de moulage comprennent judicieusement des blocs métalliques qui peuvent être placés à l'intérieur dm 35 sommier, de préférence aux angles de celui-ci, afin d'être noyés dans le matériau de renforcement. Suivant une variante, les blocs peuvent être fixés à l'extérieur du sommier. Il est bien entendu important que les deux moitiés de moule soient posi— BAD ORIGINAL 69 45190 7 2027334 tionnées de façon correcte (avec les sommiers) 11 une par rapport à l'autre. Des recherches ont montré qu'une moitié de moule peut être positionnée de façon correcte à l'intérieur du sommier en prévoyant dans celui-ci des éléments de support 5 de telle sorte que, lorsque cette moitié repose sur ces éléments, elle se trouve à la hauteur requise à l'intérieur du sommier, et en remplissant celui-ci jusqu'à une hauteur dépassant celle des éléments de support avec un matériau de renforcement liquide durcissable. La moitié de moule peut ensuite 10 - être descendue jusque dans le matériau de renforcement, jusqu'à ce qu'elle vienne reposer sur les supports. Les conduits et les conducteurs des thermocouples traversent alors des trous prévus dans les parois du sommier. Quand la moitié de moule est en place, le sommier est finalement rempli d'un matériau de 15 renforcement afin d'entourer cette moitié de moule. Un moule de moulage par injection est généralement positionné sur une machine de moulage par un anneau de positionnement qui aligne ce moule avec la buse de la tête ou du dispositif d'injection. Judicieusement, l'anneau de positionnement 20 qui est généralement formé par un bloc métallique, est lui- mtme maintenu de façon précise dans le sommier, de telle sorte qu'il soit retenu dans la position désirée par le béton. Suivant un mode de réalisation préféré, l'anneau de positionnement est formé par plusieurs tiges d'acier fixées sur le centre du 25 bloc cylindrique et s'étendant radialement à partir de celui-ci de façon à répartir les efforts qui peuvent être exercés sur l'anneau de positionnement sur une large surface de béton. Le matériau qui s'écoule à travers la buse d'injection de la machine de moulage exerce également une force importante sur 30 .cette surface, et ainsi il est préférable que des tiges d'acier répartissent ces efforts sur l'ensemble des boulons retenant le moule sur la platine de la machine. Finalement, il est nécessaire de noyer la seconde moitié de moule dans le matériau de renforcement associé et en même 35 temps de veiller à ce que les deux moitiés soient bien appareillées et ménagent une cavité de moulage ayant la profondeur requise. La seconde moitié de moule peut judicieusement être positionnée à l'intérieur d'un sommier qui est ensuite rempli de 69 45190 8 2027334 ■béton, de telle sorte que la moitié de moule "flotte" sur le béton et se trouve à une hauteur supérieure à celle de sa position finale requise. La première moitié de moule placée dans son sommier est ensuite abaissée sur la seconde moitié de telle 5 sorte que l'élément de moulage placé dans cette seconde moitié soit lui-même enfoncé jusqu'à la profondeur requise dans le béton. La position de la seconde moitié de moule est ainsi définie par la position de la première moitié de moule dans son sommier. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré, les deux moi-10 tiés de moule sont placées dans la position correcte l'une par rapport à l'autre au moyen de blocs métalliques prévus aux angles des sommiers, les blocs conjugués à une moitié de moule étant constitués par des gouj.ons, tandis que ceux ménagés dans l'autre moitié de moule sont munis de trous pour la réception 15 de ces goujons, de telle sorte que, lorsque les goujons sont engagés dans les trous, les deux moitiés de moule soient positionnées de façon correcte. Suivant une variante, les blocs prévus sur une moitié de moule peuvent être munis de plaques de guidage dans lesquelles les goujons des autres moitiés de moule 20 coulissent pour assurer la venue en contact des blocs lors de la fermeture du moule. La seconde moitié de moule s'enfonce dans le béton jusqu'à la profondeur requise et on permet ensuite la prise du béton. Finalement, les blocs métalliques délimitant le tron 25 d'injection doivent être percés pour ménager un canal par lequel le matériau peut être injecté dans le moule, et le moule est monté dans la machine de moulage. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux com-30 prendre 1* invention,, La fig. 1 montre le modèle qui est utilisé pour la production de la matrice. La fig. 2 montre le modèle recouvert d'une carapace métallique qui est conjuguée à un matériau rigide formant sup-35 port. La figo 3 montre la moitié de moule visible sur la fig. 2 dégagée du modèle et retournée. La fig. 4 montre le mode dè préparation de la moitié de 69 45190 9 2027334 moule visible sur la fig. 3 afin de servir de modèle pour la production de l'autre moitié de moule. La fig. 5 montre la formation de l'autre moitié de moule. Si l'on se reporte à la fig. 1, on voit que le modèle 1 5 est monté sur un socle en bois 2 présentant des bords à profil anguleux 3 qui assurent l'accrochage de la carapace métallique sur le modèle. Des conduits de refroidissement 4 sont prévus à l'arrière du modèle afin que la surface de celui-ci demeure froide pendant la projection de métal, pour assurer ainsi la 10 . solidification du revêtement métallique appliqué par projection. Cornue visible sur la fig. 2, le modèle est tout d'abord revêtu par projection à l'aide d'une couche de métal 5 sur laquelle des conduits 6 et des thermocouples 7 sont ensuite fixés au moyen d'un adhésif à base de résine époxy renfermant 15 une charge métallique. Le modèle recouvert par projection est ensuite entouré d'un coffrage 8 à travers lequel les extrémités des conduits et les thermocouples font saillie. Des tiges métalliques 9 assurant un clavetage sont repliées de façon à s'adapter à la forme du modèle à l'intérieur du coffrage, de telle 20 sorte qu'après la prise d'un ciment alumineux 10, la moitié de moule puisse être séparée du modèle et retournée comme montré sur la fig. 3, sur laquelle on peut voir la cavité de moule 11. La matrice visible sur la fig. 3 est ensuite utilisée comme modèle pour la production de l'autre moitié de moule, de la 25 façon indiquée sur la fig. 4. La surface de cette matrice est tout d'abord recouverte d'une couche de cire 12, selon l'épaisseur requise pour former la cavité de moulage. Un bloc métallique 13 est ensuite placé au-dessus de la cire dans la position dans laquelle le trou ou canal d'injection doit être formé 30 dans le moule. La moitié de moule recouverte de cire est ensuite revêtue par projection d'une couche métallique 14 pour former l'autre moitié de moule, comme indiqué sur la fig. 5« Des thermocouples et des conduits sont alors fixés sur la face postérieure de la carapace métallique au moyen d'un adhésif à 35 base de résine éposy renfermant une charge métallique, comme montré en 15 et 16 sur la fig. 5* Un bloc de métal 17 est également placé derrière le bloc 13, un coffrage 19 est adapté autour des bords de la carapace en métal appliquée par projection 69 45190 10 2027334 et un ciment alumineux 18 est coulé autour de la partie arrière de la carapace, l'extrémité du bloc métallique 17 demeurant exposée. La seconde moitié de moule peut ensuite être séparée de la première moitié et les deux moitiés de moule ainsi que 5 les thermocouples et les conduits de refroidissement adhérant sur elles peuvent être logés dans un corps de renforcement rigide par exemple en béton, en vue de leur utilisation sur une machine de moulage par injection. Des modifications peuvent être apportées aux modes de 10 mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 69 45190 ii 2027334 EEVEroiCATÏOHS 1. Procédé pour la production de moules ou de moitiés de moules, caractérisé en ce qu'on forme une carapace de métal autour d'un modèle de l'objet ou article à mouler, on fixe par adhérence des conduits de chauffage ou de refroidissement sur la 5 carapace métallique en utilisant comme adhésif une résine époxy renfermant une charge métallique et on conjugue cette carapace à un corps de support pour assurer le renforcement de ladite carapace et pour noyer les conduits tout en laissant leurs extrémités exposées. 10 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la carapace métallique reçoit une épaisseur au moins égale à 1,6 mm. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, avant la formation de la carapace, on applique par 15 projection sur le modèle un agent de décollement ou de séparation soluble dans l'eau. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carapace métallique est produite par projection de métal. 20 5* Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la carapace métallique est formée par dépôt électrolytique. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carapace métallique est 25 produite par projection au chalumeau et est formée entièrement par du zinc. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carapace métallique est produite par projection au moyen d'air comprimé et est en un 30 alliage de bismuth et d'étain. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la carapace métallique est constituée par une couche de zinc ayant une épaisseur minimum de 1,25 voisine du modèle et renforcée par de l'acier à faible teneur en 35 carbone, du cuivre ou de 1'aluminium. 69 45190 12 2027334 9, Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carapace métallique a une épaisseur d'environ 6,35 10, Procédé suivant l'une quelconque des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que les conduits sont en cuivre4 11, Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduits sont collés sur la carapace métallique à l'aide d'une résine époxy contenant une charge métallique, et un autre revêtement métallique est 10 appliqué par projection au-dessus des conduits afin de renforcer l'adhérence et le transfert de chaleur entre ces conduits et la carapace, 12, Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des thermocouples sont 15 également fixés sur la carapace métallique, 13, Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les thermocouples sont collés sur la carapace métallique à l'aide d'une résine époxy contenant une charge métallique. 14, Procédé suivant l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisé en ce que la carapace métallique est renforcée à l'aide d'une première couche de renforcement avant d'être séparée du modèle, 15, Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la carapace renforcée par la couche de renforcement est 25 ensuite renforcée de nouveau à l'aide d'une seconde couche* 16, Moule caractérisé en ce qu'il comprend une carapace métallique délimitant une surface de moulage et associée à des conduits collés sur sa face postérieure au moyen d'une résine époxy renfermant une charge métallique, et renforcée par une 30 matière de renforcement qui entoure les conduits de refroidissement tout en laissant leurs extrémités exposées. 17, Moule suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la carapace métallique a une épaisseur au moins égale à 1,6 mm, 35 18, Moule suivant la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que les conduits sont en cuivre, 19. Moule suivant l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que le matériau de renforcement est 69 45190 15 2027334 foraé par une première couche appliquée de façon à rendre la carapace autoporteuse et une seconde couche permettant au moule de résister aux pressions de moulage. 20» Moule produit par le procédé suivant l'une quelcon-5 que des revendications 1 à 15.