Brevet FR2167822A1 — publié le 19730824

l'invention concerne un procédé pour la fabrication de pièces moulées par injection dans un moule de matières plastiques en mousse formées de plusieurs composants, en particulier de deux, dont les composants réagissent dans un moule d'injection en libérant de la chaleur et en produisant des alvéoles. L'invention concerne également les pièces obtenues. L'invention s'intéresse en premier lieu à la mise en oeuvre de polyuréthane en mousse. Cette matière plastique, travaillée avec un agent gonflant, est constitué de deux composants, qui sont un composant - diisocyanate et le composant polyol, par exemple polyéther ou polyester. Ces deux matériaux de départ, appelés aussi composants A et B, tenus dans des récipients différents et en charge, sont donc mélangés ensemble pour chaque phase d'in.jection et son ainsi injectés ensemble dans la cavité creuse d'un moule de coulage par injection. les deux composants introduits ensemble en quantités soigneusement dosées réagissent dans le moule de coulage par injection en dégageant de la chaleur. La mousse de polyuréthane a pris une importance considérable dès ses débuts pour la fabrication de pièces de matières plastiques dans les domaines les plus différents. La mousse de polyuréthane trouve, grâce à ses différents avantages technologiques, de plus en plus d'utilisations, même dans la fabrication de chaussures entièrement ou partiellement en matières plastiques. l'utilisation de cette matière première s'est révélée particulièrement intéressante pour la fabrication de bottes de ski dont la chaussure extérieure, en particu lier le revêtement extérieur,est estfaite entièrement en matière plastique. Le revêtement extérieur#parfois divisible, est maintenant fabriqué avec la semelle en une seule pièce, en une seule injection. Une difficulté dans la fabrication de matières plastiques en mousse à partir de composants multiples réside dans l'obtention d'une surface de moulage techniquement irréprochable et agréable à l'oeil. Ce problème apparait précisément dans la fabrication de moulages de substances en mousse, en particulier en mousse de polyuréthane. Etant donné que, par exemple dans la fabrication de bottes de ski, les couches de matière plastique façonnées par moulage par injection constituent également le revêtement extérieur de la chaussure, on re cherche, pour la surface de telles pièces pressées, une surface extérieure irréprochable dans sa structure et agréable à l'oeil. Dans la pratique, .jusqu'à présent, on maintient constante la température du moule d'injection, quand on met en oeuvre de la mousse de polyuréthane, et ce dans une zone allant jusqu'à 500 C. Si des températures plus fortes sont atteintes, du fait de la réaction exothermique des matériaux, on refroidit le moule lui-même jusqu'à la température désirée (environ 500 C). Cette pratique est basée sur la supposition admise jusqu'à pré-sent, que, pour des températures plus élevées, le caractère poreux de la structure est détruit, et que ce que l'on appelle les mousses intégrales ne peuvent pas être fabriquées. L'invention a pour but de créer un procédé permettant la fabrication de pièces moulées en matières plastiques à plusieurs composants avec une réaction exothermique, présentant, avec l'utilisation de substances gonflantes dans la matière plastique, une surface techniquement irréprochable, sans défaut et agréable à l'oeil. Selon l'invention, le procédé est un procédé de fabrication de pièces moulées par coulage par injection de matières plastiques en mousse, formées de plusieurs, en particulier de deux composants, qui réagissent dans un moule d'in.jection en dégageant de la chaleur, procédé caractérisé en ce qu'on chauffe le moule, par un apport de chaleur supplémentaire au moins pendant la durée de l'injection, à une température supérieure à la température maximale obtenue sur le moule par la réaction de la matière injectée après plusieurs phases d'injection. On recommande particulièrement un chauffage du moule, et même spécialement des parois appliquées aux surfaces extérieures de la pièce pressée, jusqu'à une t#empérature de 90 à 1200 C. Cette température se situe sensiblement plus haut que les températures habituellement décrites pour le façonnage de matières plastiques en mousse à plusieurs composants. l'idée directrice de l'invention consiste donc dans l'adoption apparemment erronée d'un chauffage supplémentaire du moule de coulage par injection pour la fabrication de pièces moulées en composants synthétiques réagissant entre eux en dégageant de la chaleur, au lieu de le refroidir comme cela se faisait généralement antérieurement. L'action surprenante du chauffage relativement fort du moule engendre l'obtention d'une surface particulièrement belle, absolument sans défauts, et lisse de la pièce moulée. lors de la fabrication de chaussures de ski, en particulier des enveloppes extérieures, les cotés du moule sont spécialement chauffés car à cet endroit. l'apparence de la surface de la pièce moulée est particulièrement importante. Un autre effet avantageux du chauffage réside en ce que la réaction et le durcissement du matériau dans le moule sont accélérés de telle sorte que, par comparaison aux procédés connus, l'on puisse atteindre des phases d'injection beaucoup plus courtes et par là une meilleure rentabilité. Cette accélération du durcissement de la pièce moulée pour des composants avec réaction exothermique est certainement due au fait que, sur des parois de moule relativement froides, les réactions, de même que le durcissement du matériau, précisément dans les zones appliquées aux parois, donc extérieures, sont retardés . Le chauffage "artificiel" du moule de coulage entrain, par opposition, une accélération sensible des processus de réaction et de durcissement. le chauffage du moule de coulage pendant et immédiatement après la phase d'injection est combiné, selon une autre particularité de l'invention, avec une augmentation de la pression interne de la pièce moulée après la fin du processus d'injection. Dès que le moule est rempli, la pression appliquée au matériau est augmentée, et ce, par la diminution du volume de la cavité du moule. Il est prévu habituellement, dans les moules à injection pour la fabrication de chaussures, en particulier de chaussures de ski, un fond montant et descendant, limitant la surface inférieure de la semelle. Celui-ci permet, lors du déroulement du procédé décrit par l'invention, de réduire le volume de la cavité du moule et d'augmenter la pression s'exerçant sur le matériau. La pression peut ainsi monter utilement jusqu'à 3 ou 4 Atm. Ceci permet, malgré la température élevée, l'obtention d'une pièce moulée avec une porosité avantageuse. l'élévation de pression entraîne également le fait que la surface des pièces moulées se présente bien. On évite les défauts, en particulier les pores ouverts vers I1 extérieur, ou encore les alvéoles dans les substances en mousse. l'application de l'invention intéresse en-premier lieu . la fabrication de pièces moulées en mousse de polyuréthane. Le polyuréthane est obtenu à partir de deux composants qui sont un composant A, le composant polyol (polyéther ou polyester), et le composant B, le composant diisocyanate. On ajoute en temps utile une substance gonflante à ces matières premières. Dans le procédé décrit par l'invention, on prévoit que l'agent gonflant est ajouté au composant B, et ce avant le mélange des composants. Il est prévu d'utiliser avantageusement comme agent gonflant le trichlorfluorométhane dont l'appellation commerciale est le Frigen 11. Ce produit a un point d'ébullition relativement bas qui se situe à environ 240 C. Une autre particularité du procédé décrit dans l'invention réside dans le fait qu'un ou plusieurs des composants de la matière première sont maintenus, lors de la préparation, dans leurs réservoirs à une température élevée. Selon une proposition, le composant A (composant polyol) est conditionné dans un récipient sous pression à une température d'environ 700 C. La température du composant B (composant diisocyanate),contenant l'agent gonflant trichlorfluorométhane, se situe au-dessous du point d'ébullition de l'agent gonflant, avantageusement vers 30 à 400C. Pour éviter que 11 agent gonflant n'agisse déjà dans le récipient de conditionnement, à cause de l'échauffement du composant à une température supérieure à son point d'ébullition, ce récipient est maintenu sous une pression de 3 à 4 Atm. Lorsque les deux composants sont mélangés en proportion adéquates, dans une tête d'injection ou dans une autre installation de mélange, le matériau reste toujours sous pression, de manière à ce que l'agent gonflant n'agisse pas encore. la matière formée par les composants mélangés, avec l'agent gonflant encore sous forme liquide, est maintenue dans l'appareil d'injection à une température très supérieure au point d'ébullition de l'agent gonflant, de sorte que l'on injecte dans la cavité du moule un mélange de matières fluides. Dès l'introduction dans la chambre de moulage, c'est-à-dire en relative dépression, la mousse se forme et durcit aussitôt à cause de l'agent gonflant. La formation de la mousse apparaît à cause de la température relativement élevée qui agit sur l'agent gonflant et est dAe au chauffage des composants et du moule, avant la réaction de réticulation des composants synthétiques. A cause du préchauffage des composants et du mélange obtenu avec eux, la réaction des composants a lieu également immédiatement, malgré le chauffage du moule, ainsi que des parties extérieures de la pièce moulée avec le durcissement qui s'ensuit immédiatement. Selon une autre proposition de l'invention, la quantité de matière injectée en phase liquide dans le volume déterminé d'une chambre de moulages est dosée de manière i-ce que, pour une matière donnant une épaisseur de 0,3 par la libre réaction et la mise en mousse, on atteigne une épaisseur d'au moins 0,85 dans un moule fermé. Ceci correspond à un "bourrage" de matière de 200 à 300 #. La matière injectée sous forme fluide dans le moule est donc d'abord maintenue sous pression sous forme d'une mousse fluide, JUSqU'à ce que la matière synthétique réticule. C'est ainsi que l'on permet l'obtention d'une bonne structure de mousse et une surface de la matière lisse et sans défauts. On peut ajouter un composant supplémentaire aux composants mélangés dans la tête d'injection ou dans une autre installation de mélange, par exemple une couleur, quand les pièces moulées doivent être colorées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invantion. R E V E N D I C A T I-O N S 10) Procédé de fabrication de pièces moulées par coulage par injection de matières plastiques en-mousse, formées de plusieurs, en particulier de deux composants, qui réagissent dans un moule d'injection en dégageant de la chaleur, procédé caractérisé en ce qu'on. chauffe le moule, par un apport de chaleur supplémentaire au moins pendant la durée de l'injection, à une température supérieure à la température maximale obtenue sur le moule par la réaction de la matière injectée après# plu- sieurs phases d'injection. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on chauffe le moule de coulage à une température de 90 à 1200 C. 3 ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on applique une pression de 3 à 4 Atm. à la matière injectée après le processus d'injection, grâce à une diminution du volume de la cavité de moulage. 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins les parties pariétales du moule sont chauffées pour la fabrication de chaussures de ski et de revêtements extérieurs. 50) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on a déjà chauffé les composants, en dehors du moule et même en dehors de l'appareil d'injection, à une température supérieure au point d'ébullition de l'agent gonflant, ce qui permet aux composants mélangés entre eux dans l'appareil d'injection ou dans une autre installation de mélange d'être tenus sous pression à l'état fluide. 60) Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'on chauffe le composant admettant un agent gonflant, en particulier le trichlorfluorométhane (Brigen 11), notamment le composant diisocyanate, à une température supérieure au point d'ébullition de l'agent gonflant et que l'on maintient sous pression, avant son entrée dans l'appareil d'injection. 70) Procédé suivant-la revendication 6, caractérisé en ce que l'on chaufrele composant contenant l'agent gonflant à 30-40 C, et que l'on chauffe l'autre composant, en particulier le composant polyol, à environ 700 C. 80) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on dose la quantité de de matière injectée à chaque phase d'injection,de manière à ce qu'une matière donnant par libre réaction et mise en mousse une épaisseur d'environ 0,3 atteigne au moins une épaisseur de 0,85 dans le moule. 90) Pièces moulées caractérisées en ce qu'elles sont obtenues par le procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 8.