Brevet FR2117756A1 — publié le 19720728

I. 70 45209 2117756 La présente invention est relative au moulage de pièces en matière plastique et se rapporte plus particulièrement à un procédé de moulage de telles pièces pouvant présenter des formes très complexes et des surfaces importantes . 5 Parmi les procédés de moulage les plus utilisés, on trouve le procédé de moulage par injection d'une matière plastique sous pression dans la cavité d'un moule formé de deux demi-moules dans lesquels on a formé, au préalable, les empreintes présentant les profils des surfaces opposées de la pièce à obtenir . 10 Bien que donnant d1 excellents résultats, le procédé de moulage sous pression présente un certain nombre d'inconvénients . Il nécessite l'utilisation de presses de puissance élevée proportionnelle à la surface de la pièce à obtenir, de sorte que sa rentabilité devient mauvaise lors de la fabrication de pièces de 15 grandes surfaces . L'importance des forces de compression mises en oeuvre nécessi te des moules réalisés en des matériaux très résistants et présentant des parois de forte épaisseur . La prise de la pièce moulée soit par refroidissement pour 20 les matières thermoplastiques, soit par polymérisation pour les matières thermodurcissables, se fait à moule fermé . Il est donc nécessaire de disposer d'autant de moules complets que" l'on désire réaliser de pièces à la fois . Le procédé de moulage par injection et sous pression élevée 25 ne permet de charger la matière plastique que de fibres de renforcement de faible longueur car avant son injection dans le moule, la matière plastique subit un brassage intensif dans un dispositif à vis sous forte pression de sorte que les fibres sont broyées au cours de l'opération de brassage . 30 Enfin, les pièces obtenues par des procédés de moulage sous pression classiques présentent de fortes tensions internes, dues à des irrégularités de la pression régnant dans différentes parties de la cavité du moule,provoqué® par des déplacements de la matière au cours du remplissage de ce dernier . 35 L'invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci- dessus, en créant un procédé de moulage de pièces en matière plastique qui, tout en mettant en oeuvre une très faible énergie, permette d'obtenir des pièces d'une forme quelconque, présentant une surface aussi importante que l'on veut et pouvant inclure 40 plusieurs matières . 70 45209 2. 2117756 Elle a donc pour objet un procédé de moulage de pièces en matière thermoplastique dans un moule formé d'un demi-moule mâle et d'un demi-moule femelle, les faces en regard des deux demi-moules délimitant une cavité ayant la forme de la pièce à obtenir, 5 caractérisé en ce qu'il consiste à disposer dans le demi-moule femelle une quantité d'au moins une matière plastique à l'état particulaire, nécessaire à la fabrication de la pièce, à chauffer le demi-moule femelle pour faire fondre la matière plastique jusqu'à ce qu'elle atteigne la phase pâteuse ou semi-fluide, à 10 appliquer sur le bain ainsi obtenu, pendant un court instant et sous une faible pression, le demi-moule mâle maintenu jusque là à la température ambiante, de manière à provoquer le remplissage de l'empreinte de la pièce formée par les deux demi-moules et la formation d'une carapace ayant la forme de l'empreinte du demi-15 moule mâle, par solidification locale de la matière qui vient en contact avec la face interne froide de celui-ci, à retirer le demi-moule mâle et à faire refroidir dans le demi-moule femelle la pièce ainsi obtenue, ladite carapace faisant office de demi-moule mâle pendant ce dernier stade de refroidissement . 2 0 D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre . Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : la Fig. 1 est une coupe éclatée du moule utilisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant 1'invention et de la pièce obtenue 25 par ce procédé ; les Fig. 2, 3, 4 montrent respectivement trois phases du procédé suivant 1 * invention . Le moule représenté à la Fig. 1 est destiné à la fabrication d'une pièce 1 en matière thermoplastique, par exemple en polypropy-30 lène, en acrylobutylstyrène ou analogue . Il comporte un demi-moule femelle 1 constitué en un métal de faible épaisseur, par exemple en tôle d'aluminium emboutie ou matricée, dont le profil interne reproduit le profil de la surface inférieure d'une pièce 2 à obtenir . 35 Dans le mode de réalisation de la Fig. 1, la forme de la pièce 2 a été choisie volontairement complexe, afin de montrer les possibilités du procédé de l'invention . Un demi-moule mâle 3 est également réalisé en une tôle métallique de faible épaisseur, des nervures 4 et 5 destinées à consti- » 40 tuer des surfaces d'appui étant soit rapportées sur les demi- 70 45209 2117756 moules soit réalisées lors de la formation de ces derniers . Au cours de la phase du procédé suivant l'invention représentée à la Fig. 2, une quantité de matière thermoplastique 6 nécessaire à la fabrication de la pièce 2 de la Fig. 1 est intro-5 duite dans le demi-moule femelle 1 . Cette matière plastique peut se présenter à l'état particulaire, par exemple pulvérulent granulaire ou autre et, éventuellement, être chargée, par exemple, de fibres de longueur importante en vue d'augmenter la résistance du produit fini . 10 Le demi-moule femelle 1 contenant la matière plastique 6 est alors placé, par exemple, dans un tunnel de gélif-ication classique non représenté et chauffé jusqu'à ce que la matière plastique 6 atteigne un état pâteux ou semi-fluide . Pendant ce temps, le demi-moule 3 est maintenu à la tempéra-15 ture ambiante . Au cours de la phase représentée à la Fig. 3, le demi-moule 3 qui est froid, par rapport au demi-moule femelle 1 contenant la matière plastique fondue 6, est emboîté dans le demi-moule femelle pendant un court instant et sous une faible pression, par exemple 20 au moyen d'une presse de faible capacité (non représentée), de manière que la matière plastique fondue 6 pénètre dans les creux du profil du demi-moule mâle 3 . La matière plastique se trouvant en contact avec la surface interne du demi-moule 3, qui est à une température nettement inf é-25 rieure à celle du demi-moule femelle 1, se solidifie localement et forme une carapace 7 dont la solidité est suffisante pour délimiter le profil de la surface supérieure de la pièce 2 . On enlève alors le demi-moule mâle 3 . Le demi-moule femelle 1 contient une pièce dont les contours sont délimités d'une part par 30 l'empreinte du demi-moule femelle 2 et, d'autre part, par la carapace 7 formée par la matière plastique s'étant trouvée au contact du demi-moule mâle (Fig. 4) . On refroidit ensuite le demi-moule femelle 1 avec la pièce 2 jusqu'à ce que sa partie centrale 3 soit solidifiée . 35 La pièce 2 est alors enlevée du demi-moule femelle 1 . Les conditions à respecter pour réaliser une pièce, suivant le procédé de l'invention, sont données dans les deux exemples suivants . EXEMPLE 1 70 45209 4. 2117756 Pièce en polypropylène Température de fusion 180 à 220°C Température du demi-moule mâle 10 à 40°C Température de formation de la carapace... 100°C 5 Temps d'application du demi-moule mâle sur le demi-moule femelle 10 sec env. 2 Pression 8 kg/cm EXEMPLE 2 Pièce en acrylofautylstyrène 10 Température de fusion . 250°C Température du demi-moule mâle 10 â 40°C Température de formation de la carapace .. 100°C Temps d'application du demi-moule mâle sur le demi-moule femelle 10 sec environ 2 15 Pression 8 kg/cm D'après le procédé qui vient d'être décrit, on place dans le demi-moule femelle, avant de le chauffer, une quantité d'une seule matière thermoplastique éventuellement chargée de fibres de renforcement . 2 0 Ces fibres peuvent être des fibres de verre, d'amiante, ou en un matériau analogue, mélangées à la matière plastique à l'état particulaire, soit avant son introduction dans le demi-moule femelle 1, soit dans ce dernier . Il est donc possible d'utiliser des fibres suffisamment longues 25 pour donner aux pièces obtenues une résistance qu'il serait impossible d'obtenir par un procédé de moulage par injection . Le procédé de l'invention permet, en outre, de placer dans le demi-moule femelle plusieurs couches superposées de matières thermoplastiques différentes, à condition que ces matières aient 30 des points de fusion assez voisins, qu'elles soient soudables entre elles et qu'elles présentent des propriétés de retrait compatibles . Le traitement ultérieur, par le présent procédé, permet d'obtenir des pièces formées par la superposition de couches de 35 matières différentes . Ceci est particulièrement avantageux lorsqu'on désire obtenir une pièce dont l'une au moins des faces doit être d'une couleur différente de celle de la matière de base entrant dans la constitution de la pièce . 40 En effet, on obtient une pièce dont l'aspect extérieur est 70 45209 2117756 identique à celui d'une pièce colorée dans la masse et dont la fabrication est bien plus onéreuse . Par ailleurs, si l'on désire modifier localement les caractéristiques mécaniques d'une pièce, l'une des couches qui 5 correspond à la zone devant présenter par exemple une meilleure résistance à la flexion est chargée de fibres de renforcement . Le procédé suivant l'invention permet également d'insérer, avant moulage, des armatures ou autres dispositifs à noyer dans la pièce . 10 Un autre avantage du procédé de l'invention réside dans le fait que l'enlèvement du demi-moule mâle, après une courte application sur le demi-moule femelle, permet de réutiliser immédiatement le demi-moule mâle sur d'autres demi-moules femelles identiques contenant de la matière fondue, de sorte qu'une instal-15 lation de moulage suivant ce procédé, peut comporter un nombre très faible de demi-moules mâles pour un très grand nombre de demi-moules femelles . La phase finale de refroidissement de la pièce dans le demi^-moule femelle se fait en dehors de l'installation de moulage, alors 20 que des pièces fabriquées par des procédés par injection classiques sont refroidies, à moule fermé, dans la machine de moulage . Les moules utilisés sont très légers, peu coûteux et présentent une faible inertie thermique, ce qui permet d'accélérer le processus de solidification des pièces . 25 Par ailleurs, étant donné la faible pression mise en oeuvre pour l'application du demi-moule mâle sur le demi-moule femelle, le présent procédé permet de réaliser des pièces de surfaces beaucoup plus'importantes qu'avec les procédés de moulage classiques, et ouvre donc des perspectives intéressantes pour 30 la fabrication de produits tels que palettes de manutention ou analogues, dont la fabrication par les procédés de moulage sous pression n'avait pu être envisagée jusqu'à présent . Enfin, toujours en raison des faibles pressions mises en oeuvre pour leur fabrication, les pièces obtenues par le procédé 35 de l'invention présentent de très faibles tensions internes, de sorte que les risques de déformation au cours du vieillissement de ces pièces sont réduits au minimum . 70 45209 1. Procédé de moulage de pièces en matière thermoplastique dans un moule formé d'un demi-moule mâle et d'un demi-moule femelle, les faces en regard des deux demi-moules délimitant une cavité ayant la forme de la pièce à obtenir, caractérise en ce 5 qu'il consiste à disposer dans le demi-moule femelle une quantité d'au moins line matière plastique à l'état particulaire, nécessaire à la fabrication de la pièce, à chauffer le demi-moule femelle pour faire fondre la matière plastique jusqu'à ce qu'elle atteigne la phase pâteuse ou semi-fluide, à appliquer sur le bain ainsi 10 obtenu, pendant un court instant et sous une faible pression, le demi-moule mâiie maintenu jusque là à la température ambiante, de manière à provoquer le remplissage de l'empreinte de la pièce formée par les deux demi-moules et la formation d'une carapace ayant la forme de l'empreinte du demi-moule mâle par solidification 15 locale de la matière qui vient en contact avec la face interne froide de celui-ci, à' retirer le demi-moule mâle et à faire refroidir dans le demi-moule femelle la pièce ainsi obtenue, ladite carapace faisant office de demi-moule mâle pendant ce dernier stade de refroidissement . 20 2. Procédé de fabrication d'une série de pièces en matière thermoplastique, caractérisé en ee qu'il consiste à disposer dans une série de demi-moules femelles identiques, délimitant chacun une partie d'une cavité ayant la forme de la pièce correspondante à réaliser, des quantités égales d'au moins une matière plattique 25 à l'état particulaire, nécessaires à la fabrication des pièces, à chauffer les demi-moules femelles pour faire fondre la matière plastique jusqu'à ce qu'elle atteigne la phase pâteuse ou semi-fluide, à appliquer sur le bain ainsi obtenu dans un premier moule femelle, pendant un court instant et sous une faible pression, un 30 demi-moule mâle délimitant la partie complémentaire de la cavité ayant la forme desdites pièces et maintenu- jusque là à la température ambiante, de manière a provoquer le remplissage de l'empreinte de la pièce formée par les deux demi-moules et la formation d'une carapace ayant la forme de l'empreinte du demi-moule mâle, par 35 solidification locale de la matière qui vient en contact avec la face interne froide de celui-ci, à retirer le demi-moule mâle, à faire refroidir dans le demi-moule femelle la pièce ainsi obtenue ladite carapace faisant office de demi-moule mâle pendant ce dernier 6. 2117756 5 E_V_E_N_D_I_C_A._T_I_O_N_S 70 45209 7. 2117756 stade de refroidissement, alors que le demi-moule mâle est appliqué successivement sur les demi-moules femelles suivants . 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits demi-moules ont des parois de faible 5 épaisseur et présentent une faible inertie thermique . 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite matière thermoplastique est chargée de fibres de renforcement d'une longueur désirée pour conférer à la pièce la résistance voulue . 10 5.Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, ca ractérisé en ce que la matière de la pièce à obtenir est formée par la superposition d'au moins une couche de matière thermoplastique desitnée à former le corps de la pièce et, d'au moins une couche de matière destinée à former le revêtement superficiel de 15 ladite pièce, lesdites matières étant soudables entre elles et présentant des points de fusion et des propriétés de retrait compatibles . 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu"1 en vue de modifier localement les caractéristiques mécaniques de la 20 pièce, l'une au moins desdites couches de matière est chargée de fibres . 7. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la couche destinée à former ledit revêtement superficiel est une matière colorante . 25 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précé dentes, caractérisé en ce qu'avant la phase de fusion, on place dans le ou les demi-moules femelles, un dispositif tel qu'une armature de renforcement à noyer dans la pièce . 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précé- 30 dentes, caractérisé en ce que la phase de fusion est réalisée dans un tunnel de gélification classique . 10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'application du demi-moule mâle sur le ou les demi-moules femelles se fait sous une faible 2 35 pression qui peut être de l'ordre de 10 kg/cm