Brevet FR2181509A1 — publié le 19731207

La présente invention se rapporte à un appareil pour réaliser notamment des articles en résine synthétique ou matière plastique, par un procédé de moulage dans lequel la mise en forme de la matière est réalisée dans des moules tournant autour de deux axes différents, notamment autour d'un axe de rotation et d'un axe de révolution. Le procédé de moulage classique par rotation consiste à introduire une poudre thermoplastique dans un moule et à faire tourner ce moule après l'avoir refermé, tout en le chauffant, afin de fondre et de déposer la poudre de résine sur la surface intérieure de sa cavité en une couche uniforme, produisant ainsi des objets ou articles moulés creux dont la forme reproduit fidèlement le contour de cette cavité. Les procédés de moulage par rotation antérieurs utilisent un système dans lequel le moule ne tourne qu'autour d'un seul axe, et un système de double rotation dans lequel le moule tourne simultanément autour de deux axes. Ce procédé classique était destiné à la production d'objets moulés creux principalement à partir de poudres de résine synthétique.En conséquence, l'on s'est efforcé auparavant d'obtenir que ces poudres de résine soient appliquées par la force centrifuge contre les parois intérieures de la cavité du moule. Etant donné que le fait de ne mouler qu'un seul objet par cycle de chauffage se traduit par un rendement relativement faible, la pratique courante consistait à utiliser un grand nombre de moules afin de fabriquer beaucoup d'objets en même temps. Dans le système classique de moulage par double rotation, un grand nombre de moules juxtaposés étaient entrainés simultanément autour d'axes de rotation croisés, c'est-à-dire, étaient soumis à ce qu'on appelle une "double rotation. Etant donné qu'il est difficile de faire tourner les moules de façon que les deux axes de rotation se coupent à l'intérieur de ceux-ci, on avait recours auparavant à un système de moulage par rotation dans lequel ces axes ne se croisaient pas à l'intérieur des moules. Il en résultait un mécanisme de rotation relativement compliqué, qui s'est révélé inapte à la production d'objets moulés dont les parois ne présentaient pas d'irrégularités d'épaisseur. La présente invention remédie à ces inconvénients et a pour objet un appareil de moulage par rotation pour produire des objets en matière plastique ayant des parois uniformes et exemptesd'irrégularités d'épaisseur. Cet appareil comprend des moules comportant des tourillons leur permettant de tourner, un cadre pour supporter en rotation les moules par ces tourillons, des supports en rotation du cadre par des tourillons dont il est pourvu afin d'imprimer un mouvement de rotation aux moules, des arbres de transmission montés séparément sur le cadre, et des moyens de transmission des couples de rotation intercalés entre les tourillons du cadre et les arbres de transmission, ainsi qutentre ces derniers et les tourillons de moule, l'axe des tourillons de chaque moule et l'axe du cadre se coupant à angle droit à l'intérieur du moule, sensiblement au centre de gravité de l'article réalisé par moulage.Pour réaliser un moulage efficace par un chauffage et un refroidissement continus des moules, le cadre portant les moules est monté en rotation sur un chariot qui peut se déplacer sur un trajet divisé en plusieurs sections, notamment une section d'alimentation de matière première, une section de chauffage de moule et une section de refroidissement de moule les moules étant chauffés et refroidis en continu, tout en effectuant les mouvements de rotation par une chaîne en circulation disposée à un emplacement prédéterminé. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, d'exemples non limitatifs de réalisation, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une élévation frontale avec des parties coupées, d'un appareil de moulage par rotation conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective, avec des parties arrachées, d'une variante d'appareil de moulage par rotation conforme à un autre mode de réalisation de l'invention, et - la figure 3 est une vue en plan, à plus grande échelle, d'une partie de l'appareil de la figure 2. En se référant au dessin, on va décrire maintenant certains modes de réalisation préférés d'un appareil conforme à l'invention pour produire des objets moulés par rotation. La figure 1 représente un moule 1, séparé par le milieu en deux parties qui, ensemble, délimitent une cavité sphérique. La figure 1 est un exemple de deux moules sphériques juxtaposés. La référence 2 désigne un cadre rectangulaire et la référence 3 deux tourillons fixés en des points diamétralement opposés du pourtour de chaque moule 1 de manière à lui permettre de tourner, le moule étant monté en rotation à Mintérieur du cadre 2 par ces tourillons 3. tecadre 2 comporte, sur deux c8tés opposés, deux tourillons 4 permettant aux moules 1 de tourner simultanément sur l'axe 41. Les tourillons 4 sont disposés de manière que leur axe coupe à angle droit celui des tourillons 3 dont chaque moule 1 en un point M qui se confond pratiquement avec le centre de gravité de ces moules. La référence 5 désigne les paliers des tourillons 4. Ces paliers 5 sont montés sur deux structures de support 6 de sorte que le cadre 2 peut tourner sur ces supports 6 par les tourillons 4. L'appareil comprend également un moteur 7, une boite 8 de changement de vitesse et une roue 81 de chaîne calée sur l'arbre de sortie de la boite 8. Une seconde roue 42 de chaîne est calée sur l'un des tourillons 4 pour etre reliée à la roue 81 par une chaîne 9. Des roues 10 de chaîne sont également calées sur le palier 5 de l'autre tourillon 4, des arbres de transmission 11 étant supportés en rotation dans des chaînes 12 fixées au cadre 2.Une roue 13 de chaîne est calée sur une extrémité de chacun des arbres de transmission 11, une chaîne 14 reliant respectivement les roues 13 aux roues 10, des pignons coniques 15 étant calés sur l'autre extrémité des arbres de transmission 11 pour engrener avec des pignons coniques 16 calés sur des tourillons 3 des moules. Lorsque le moteur 7 est en rotation, les tourillons 4 sont entraînés par la roue 81, la chaîne 9 et la roue 42, faisant ainsi tourner les moules 1 à l'intérieur du cadre 2 autour de leur axe 41. En même temps, la chaîne 14, la roue 13, les arbres de transmission 11 et les couples coniques 15 et 16 sont entratnés en rotation par la roue 10 calée sur le palier 5, ce qui oblige les moules 1 à tourner autour de leur axe 31. C'est-à-dire que les moules 1 sont entraînés par le moteur 7 de façon à tourner à la fois autour des axes 31 et 41.Lorsque le moule 1, après avoir été rempli d'une quantité convenable de matière thermoplastique, est réchauffé par l'extérieur tout en tournant autour de ses deux axes, cette matière plastique est appliquée contre les parois de la cavité de celui-ci par la force centrifuge et la gravité, pour s'y déposer en réalisant ainsi un moulage sphérique dont le contour épouse fidèlement la forme intérieure de la cavité du moule. Dès que l'opération de moulage est achevée, le moule 1 est transféré à un poste de refroidissement et,après refroidissement, est ouvert pour démouler l'article sphérique ainsi produit. A condition qu'elle soit thermoplastique, la résine synthétique peut dtre utilisée sous forme de poudre ou de granules. Lorsque le moule 1 a été rempli avec une certaine quantité d'une résine synthétique non moussante, quantité insuffisante pour remplir complètement sa cavité,on obtient un moulage creux. Par contre, lorsqu'on utilise une résine moussante, on obtient un moulage cellulaire plein. t1 est à noter que l'appareil de moulage par rotation de l'invention peut utiliser non seulement des moules ayant une cavité sphérique, mais toutes sortes d'autres moules ayant des cavités présentant des formes différentes, permettant ainsi de fabriquer des objets moulés non sphériques. La présente description se rapporte au cas de deux moules mais il est évident que trois moules, ou plus, pourraient Ette montés sur un cadre plus grand en disposant le nombre voulu d'engrenages coniques aboutissant aux arbres de transmission 11, ce qui permet d'augmenter consi dérablement le rendement. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, les tourillons 1 sont montés en rotation sur le cadre 2 par les tourillons 3 qui les font tourner. De plus, le cadre 2 est monté en rotation aur les supports 6 par les tourillons 4. En conséquence, les moules 1 sont entraînés en rotation autour de deux axes perpendiculaires 31 et 41 qui se recoupent à leur centre de gravité. Ainsi, la résine synthétique introduite dans les moules 1 est déposée uniformément sur les parois intérieures de la cavité de ceux-ci lorsqu'elle est en fusion sous l'action de la force centrifuge et de la gravité sans s'accumuler indûment sur certaines parties de la paroi de cavité. Il en résulte que, quand on réalise un objet moulé creux fait d'une résine non cellulaire, on obtient un produit dont les parois ont une épaisseur uniforme. De plus, avec l'appareil de l'lnvention, du fait que les axes 31 et 41 des arbres 3 et 4 des moules 1 se recoupent a angle droit, pratiquement au centre de gravité des objets moulés en train d'être fabriqués dans les moules, on évite que k cadre 2 soit soumis à des forces centrifuges et de gravité anormales résultant d'une rotation excentrique. A cela s'ajoute que,dans l'appareil de l'invention, des moules peuvent Autre entraînés en rotation autour de ces deux axes avec un minimum d'ffort, réduisant ainsi la consommation d'énergie.Bien que les tourillons de rotation 3 et 4 du moule puissent etre soumis à une force orientée rsdialement ces tourillons 3 et 4 ne sont pratiquement pas soumis, pendant leur rotation, à une force centrifuge qui aurait tendance à les déplacer dans la direction de leur propre axe, permettant ainsi une rotation rdgulibre du moule 1, gracie à une construction principalement basée sur des paliers radiaux. En conséquence, meme avec un grand moule, des objets en matière plastique peuvent Entre moulés efficacement avec un agencement mécanique relativement simple.Lorsque le moteur 8 fait tourner les arbres 4 des moules, les arbres de transmission 11 entraînent positivement les tourillons 3, de sorte que la rotation autour de deux axes des moules I peut etre réalisée au moyen d'un seul moteur. Le mécanisme pour accoupler les arbres de transmission 11 aux tourillons 3 et 4 des moules I et pour relier les arbres 4 au moteur 8 n'est pas limité à l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 > d'autres solutions équivalentes comportant, par exemple, un engrenage ou des courroies, pouvant également être adoptées. Lorsqu'on utilise dans l'appareil de la figure 1, un mélange de granules fins et grossiers de résine synthétique, ou un mélange de particules de résine synthétique ayant des densités différentes, on peut facilement fabriquer un objet moulé composé de deux couches intérieure et extérieure séparées conformément aux dimensions ou aux densités des différentes particules des résines utilisées. Auparavant, lorsqu'on voulait produire des objets comportant une couche intérieure et une couche extérieure, les appareils connus utilisés à cette fin ne parvenaient pas à les séparer nettement. Par contre, l'appareil de la présente invention permet de réaliser une séparation distincte de ces couches. L'appareil de la présente invention permet de mouler un objet creux rigide en matière plastique non cellulaire de la manière suivante on fabrique séparément un élément de renfort sphérique dont le pourtour est percé d'un grand nombre d'ouvertures plus grandes que les dimensions des particules des poudres de la matière plastique non cellulaire mentionnée, appelée à y etre placée ultérieurement. On place cet élément sphérique perforé ainsi rempli dans un moule.Quand ce moule est monté dans l'appareil de l'invention et est ensuite soumis à la double rotation, tout en le chauffant, les poudres de matière plastique contenues dans l'élément sphérique perforé sont éjectées à travers les ouvertures de celui-ci sous l'action des forces centrifuges et de pesanteur qui s'exercent sur le moule de manière à remplir l'espace compris entre la cavité de ce dernier et la surface extérieure dudit élément sphérique en se déposant étroitement, à l'état fondu contre cette surface extérieure. En conséquence, lors du démoulage, l'objet ainsi fabriqué est un corps creux rigide dont le noyau est constitué par l'élément de renfort sphérique, élément qui est entièrement couvert de ladite résine non cellulaire. Lorsque, dans le cas ci-dessus, on utilise un léger excès de poudre de résine synthétique, une partie de celle-ci va rester à l'intérieur de l'élément de renfort err. b-eucbant ses ouvertures, au lieu d'être projetée hors de celui-ci. Il en résulte que les reveXterents de matière plastique fondus couvrant les parois intérieure et extérieure dudit élément sphérique sont reliés à travers les ouvertures de celui-ci, produisant ainsi un objet creux plus rigide dont l'élément sphérique constitue le noyau. La possibilité de fabriquer de tels objets moulés constitue l'une des particularités de l'appareil de l'invention. La figure 2 représente un moule sphérique 1 pouvant être divisé en deux parties. Ce moule 1 est monté sur un cadre 2 de façon à pouvoir tourner autour de deux tourillons 3 situés à des points diamétralement opposés de sa périphérie. Un chariot 20 supporte le cadre 2 en rotation au moyen de deux tourillons 4. Le chariot 20 se déplace sur deux rails 21. Le trajet du chariot 20 le long des rails 21 est divisé en trois sections a, b et c, notamment une section d'alimentation de matière première, une sectinn de chauffage et une section de refroidissement. L'appareil comporte également deux chaînes d'entraînement 22 et 23. La chaîne 22 fait avancer le chariot 20 portant le moule 1 à travers lesdites trois sections a, b et c. Quand le chariot 20 approche de la section de chauffage b, l'autre chaîne d'entraînement 23 fait tourner la roue dentée 42 montée d'un c8té du chariot 20 par engrènement entre les maillons de cette chaîne et la denture de la roue 42, cette roue 42 étant reliée aux tourillons 4 du moule. En conséquence, une rotation est imprimée au cadre 2 sur le chariot 20 afin de faire tourner le moule 1. Comme le montre, à plus grande échelle, la figure 3, une chaîne 14 établit une liaison cinématique entre le tourillon 4 et un arbre de transmission 11 monté séparément sur le cadre 2. L'arbre de transmission 11 est relié au tourillon 3 du moule par un couple conique 15 et 16. En conséquence, le déplacement de la chaîne 23 provoque éventuellement un fonctionnement conjoint de l'arbre de transmission 11 par rotation de cette roue dentée 42 et du tourillon 4, entraînés par la chaîne 23. En conséquence, le moule 1 tourne autour de son tourillon 3 sur le cadre 2 par l'engrènement des deux pignons coniques 15 et 16. En conséquence, le moule 1 est déplacé le long des rails 21 tout en tournant autour de ses deux tourillons 3 et 4 dont les axes se coupent à angle droit dans celui-ci. Aux points de la course du chariot 20 où la roue dentée 42 commence à tourner par engrènement avec la chaîne 23 et où la roue 42 cesse de tourner, il est préférable que le rail 21 présente une partie inclinée afin de permettre à la roue dentée 42 de s'appliquer et. de s'écarter facilement de la chaîne 23 pendant que le chariot 20 sb sst ow st oe s'#lève le long de cette partie inclinée. Le chariot 20 se déplace le long des rails 21 par suite de l'application de taquets 24 espacés le long de la chaîne 22 et de taquets 25 fixés sur le côté opposé du chariot 20 par rapport à celui sur lequel est fixée la roue dentée 42 mentionnée. De plus, il est avantageux que le rail 21 présente, aux parties du trajet du chariot 20 où les taquets 24 et 25 s'appliquent ou se séparent, une partie inclinée pour faciliter l'application et la séparation entre le chariot 20 et la chaîne 22, suivant que le chariot s'abaisse ou s'élève sur cette partie inclinée. On voit clairement surla figure 2 que pendant que le chariot 20 portant le moule est arrêté à la première moitié de la section d'alimentation de matière première a, le chariot 20 n'est pas entraîné par la chaîne 22, pas plus que le moule 1 qu'il porte n'est entraîné en rotation par la chaîne 23. A la première moitié de la section d'alimentation a, on introduit dans le moule 1 une résine synthétique moussante ou non moussante sous forme de poudre ou de granules, comme indiqué ci-dessus. Lorsque la résine utilisée est en granules , ceux-ci devront, de préférence, avoir un diamètre compris entre environ quelques millimètres et 1 centimètre. Quand le moule est chargé, on fait avancer le chariot 20 dans la section de chauffage b au moyen de la chaîne 22, en le poussant dans la seconde moitié de la section d'alimentation a. Quand le chariot 20 a été amené à la section de chauffage b, la roue dentée 42 engrène avec la chaîne circulante 23 afin de faire tourner le moule 1. La section de chauffage b est entièrement couverte par une voûte 26 comportant des portes 27 aux deux extrémités. A l'intérieur de la volte 26, un dispositif 28 est prévu pour chauffer le moule 1. Le moule 1 est déplacé, conjointement avec le chariot 20, sous l'action de la chaîne 22 et est réchauffé pendant qu'il tourne autour de deux axes perpendiculaires. Après avoir quitté la section de chauffage b, le chariot 20 arrive dans la section de refroidissement c où il est refroidi par un pulvérisateur 29, tout en continuant de tourner. Après que le moule 1 a été refroidi, le chariot 20 poursuit sa course jusqu'à ce qu'il arrive à un emplacement situé au-delà du point auquel s'étend la chaîne 23 de la section de refroidissement, ce qui arrête la rotation du moule 1. Ainsi, le moulage de la résine contenue dans le moule 1 est achevé et on peut démouler le produit. Les figures 2 et 3 illustrent un exemple dans lequel un seul moule est monté sur le chariot 20. Toutefois, il est bien évident que rien ne s'oppose ce que deux ou plusieurs moules, tels que celui de la figure 1 > y soient disposés. Un tel agencement est particulièrement bien adapté à l'accroissement de la production. L'appareil de l'invention représenté sur les figures 2 et 3 comporte un moule 1 qui se déplace avec le chariot 20 tout en tournant autour de deux axes, le moule 1 pouvant être chauffé et refroidi succes sivement,avec pour résultat une augmentation de rendement de l'opération de moulage. De plus, les mouvements de rotation sont imprimés au moule 1 par une chaîne en matière non inflammable, telle qu'un métal et, par conséquent, qui ne risque pas de brûler, bien qu'étant exposée à la température élevée de la section de chauffage b, de sorte que ces mouvements de rotation sont effectués dans des conditions sûres. La course du chariot 20 qui est exécutée, elle aussi au moyen d'une chaîne, peut être contrôlée facilement en établissant et en interrompant le contact entre celle-ci et le chariot 20, au moyen du dispositif spécial décrit ci-dessus.La chaîne 23 qui commande les deux rotations du moule 1 et la chaîne 22 qui entraîne le chariot 20 sont actionnées séparément, de sorte que leur vitesse peut être modifiée à volonté, permettant ainsi de produire diverses sortes d'objets moulés ayant des épaisseurs et des volumes différents. En outre, dans la seconde partie de la section a d'alimentation de matière première, le chariot 20 se déplace sans que le moule 1 tourne tandis que dans la dernière partie de la section c de refroidissement, le moule 1 tourne pendant que le chariot 20 est arrêté, facilitant ainsi l'introduction de la matière première et le refroidissement du moule 1. Dans l'appareil des figures 2 et 3, les axes de rotation du moule 1 se coupent à angle droit à l'intérieur de celui-ci, tout comme dans l'appareil de la figure 1, ce qui offre le même avantage considérable mentionné à propos de l'appareil de la figure 1. Lorsqu on ne prévoit pas la nécessité de faire varier la vitesse des chaînes 22 et 23 de la figure 2, on pourrait n'utiliser qu'une seule chaîne, cette chaîne unique assurant, à la fois, l'entraînement du chariot 20 et la rotation suivant deux axes du moule 1. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la réalisation de pièces en résine synthétique ou matière plastique en utilisant des moules tournant autour de deux axes différents,caractérisé en ce qu'il comprend des moules comportant des tourillons leur permettant de tourner, un cadre pour supporter, en rotation, les moules par ces tourillons, des supports en rotation du cadre par des tourillons dont il est pourvu afin d'imprimer un mouvement de rotation aux moules, des arbres de transmission montés séparément sur le cadre, et des moyens de transmission des couples de rotation intercalés entre les tourillons du cadre et les arbres de transmission, ainsi qu'entre ces derniers et les tourillons du moule, l'axe des tourillons de chaque moule et l'axe du cadre se coupant à angle droit à l'intérieur du moule, sensiblement au centre de gravité de l'article réalisé par moulage. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux moules. 3. Appareil pour la réalisation de pièces en résine synthétique ou matière plastique en utilisant un moule tournant autour de deux axes différents, caractérisé en ce qu'il comprend un moule comportant des tourin lons pour le faire tourner ; un cadre supportant ce moule en rotation par ces tourillons; un chariot pour supporter en rotation ledit cadre par des tourillons dont il est pourvu afin d'imprimer un mouvement de rotation audit moule, l'axe des tourillons du cadre coupant à angle droit celui des tourillons de moule à l'intérieur de celui-ci ; des arbres de transmission montés séparément sur le cadre, des moyens de transmission disposés entre les tourillons de cadre et les arbres de transmission, ainsi qu'entre ces derniers et les tourillons de rotation du moule ; des rails pour guider successivement ledit chariot de support à travers une section d'alimentation de matière première, une section de chauffage de moule et une section de refroidissement de moule ; un dispositif de chauffage agencé dans la section de chauffage pour réchauffer le moule et, au moins, une chaîne pour entraîner le chariot successivement à travers lesdites sections et pour imprimer simultanément les deux rotations audit moule, au moins, dans la section de chauffage. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un seul moule. 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs moules. 6. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est pourvu de deux chaînes circulantes dont alune imprime les mouvements de rotation au moule et au cadre et dont l'autre entraîne le chariot le long desdits rails.