Brevet FR2170798A1 — publié le 19730921

La présente invention, due aux travaux de Monsieur Georges Jean François LANG, est relative à un procédé et un dispositif de moulage de corps en matière plastique ou résine renforcée de fibres ,présentant une cavité interne. Plus particulièrement, elle concerne le moulage sous vide de corps creux tels que des profilés creux de section variable, extrudables ou non, ou des poutrescaissons. Jusqu'ici, les procédés connus ne permettaient pas de fabriquer d'une manière simple des corps de grande longueur et présentant une cavité interne 'autres que des tubes. C'est ainsi qu'on connaît un procédé suivant lequel la matière est mise en place à la main dans un moule, les formes du moule étant ensuite épousées par application d'une pression dans un sac posé sur la matière et constitué d'un film de matière plastique ou élastomère souple et à fort allongement. Cette pression est généralement la pression atmosphérique dont l'action est obtenue en faisant le vide entre le sac et le moule proprement dit. On connaît également un procédé de moulage manuel de corps renforcés par une armature de fibres de verre, avec imprégnation au rouleau ou au pinceau. On sait encore fabriquer des objets de grande longueur en matière plastique renforcée par pultrusion de la matière au travers d'une filière pour mise en forme. Ces procédés connus présentent toutefois un certaiqnombre d'inconvénients. Le moulage au sac ne permet pas de fabriquer des corps d cavité interne et les procédés voisins nécessitent l'utilisation d'une table à vide constituée par une surface usinée, percée de trous conduisant à une pompe à vide, qui est donc d'un prix élevé et de dimensions limitées. Le moulage manuel réclameUn temps de main-d'oeuvre particulièrement long et il place l'ouvrier directement au contact de la résine. Enfin, le moulage par pultrusion se réalise dans un appareil lage qui est soumis à des pressions importantes et doit donc avoir une résistance mécanique élevée et qui est par suite lourd et coûteux. De plus, le profil doit rester semblable sur toute la longueur. L'invention a pour objet un procédé qui remédie à ces divers inconvénients. Ce procédé, du type moulage au sac, est caractérisé en ce qu'on dépose sur un moule la matière de renforcement et la matière plastique, on enferme complètement l'ensemble du moule revêtu de ces matières dans une enveloppe dont on dispose une surface en regard de la surface du moule revêtue des matières et on applique une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe, la pression extérieure étant supérieure re. Grâce à ce procédé, il est possible de fabriquer en série à partir d'un moule unique des corps en matière plastique renforcée, à cavité interne et de grande longueur, de section tubulaire ou autre, non nécessairement constante sur toute la longueur, et ceci avec un outillage simple puisque les pressions exercées s'équilibrent mutuellement. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un second sac qui est fixé au premier de façon à constituer avec celui-ci une enveloppe qui peut enfermer complètement le moule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui#va suivre à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif conforme à l'invention; la Fig. 2 est une vue longitudinale du dispositif de la Fig;l, #prise en coupe suivant la ligne 2-2 de cette Fig. 1; les Fig. 3 et 4 représentent deux exemples de réalisation du tube perméable utilisé dans le dispositif des Fig. 1 et 2; la Fig 5 est une vue en perspective de la poutre-caisson en matière plastique que l'on obtient grâce au dispositif des Fig.l et 2; la Fig. 6 représente une vue analogue à celle de la Fig. 2 pour une variante de dispositif conforme à l'invention;; la Fig. 7 est une vue en perspective d'un autre profilé en matière plastique que l'on peut obtenir à l'aide du procédé conforme à l'invention Suivant l'exemple d'exécution représenté sur les Fig. 1 et 2, l'invention est a##iquée au moulage d'une poutre-caiseon 1 qui, comme le montre la Fit.5, a la forme d'un parallélépipède rectangle creux à paroi dtEpaisseur constante à l'exception d'une face qui présente extérieurement de place en place des reliefs 2. Le dispositif représenté comprend tout d'abord un moule 3 réalisé en bois ou toute autre matière et composé de deux parties principales. La première est conStituée d'un socle rectangulaire 4 sur lequel sont fixées deux parois latérales rectangulaires 5 et 6 et la forme intérieure plane de ces trois éléments correspond à la forme extérieure de trois des faces de la poutre l.Ces socle et parois peuvent éventuellement présenter des reliefs ou bossages prévus pour la conception de la poutre. La deuxième partie est constituée par un couvercle rectangulaire 7 dont B forme intérieure correspond à la forme extérieure de la quatrième face de la poutre, c'est-à-dire est plane à l'exception de creux 8 correspondant aux reliefs 2 de la poutre à réaliser. Contre ce moule et à l'intérieur de celui-ci se trouve appliquée une armature 9 en mat, tissu, feutre, etc., de fibres, préalablement découpée à la longueur de la poutre et à une largeur correspondant à son périmètre. Eventuellement, cette armature 9 est enduite extérieurement d'un revêtement gélifié qui assure une surface lisse et une bonne protection contre la corrosion, ou d'un autre revetement assurant toute autre propriété spécifique nécese-- saire à l'utilisation envisagée. Cette armature absorbe, en la renforçant, une résine 10 du type thermodurcissable (polyester, époxy, phénolique, etc.) ou matière analogue disposée sur elle intérieurement. A l'intérieur de cet ensemble se trouve disposé un sac 11 à fond 12 et ouverture 13 obtenu en découpant une feuille en fonction des dimensions internes et wproximatives du moule dans une feuille d'alcool polyvinylique, puis en collant cette feuille sur elle-m*eme ou à l'aide d'un film, ou encore en la soudantsur toute sa longueur. On peut utiliser une autre matière, mais l'alcool polyvinylique présente l'avantage d'etre très spuple et facilement extensible et collable. A l'extérieur du moule et sur toute sa longueur se trouve placé un tube perméable souple 14 constitué soit, comme le montre la Eg. 3, d'un tube 14a perforé de trous 15, soit, comme le montre la Fig.4,d'une gaine spirale 14 du type# pour conducteur electri- que. Ce tube a une extrémité 16 qui est bouchée ou non et affleure une extrémité du moule et l'autre 17, qui dépasse largement l'autre extrémité du moule, reliée à une pompe à vide 18 par l'intermédiaire d'un tuyau étanche 19 et d'un robinet 20 à trois voies qui permet de mettre ce tuyau 19 soit en communication avec la pompe à vide, soit à la pression atmosphérique. Les tubes 14 et 19 sont enfilés l'un dans l'autre par leurs extrémités associées. Un sac 21 de même matière que le sac 11 se trouve placé autour de l'ensemble constitué par le moule et le tube perméable 14 de façon à les recouvrir complètement. Il présente la forme d'une gaine cylindrique à section de périmètre voisin de celui de l'extérieur du moule, tube 14 inclus, et l'une de ses extrémités 22 est resserrée autour du tuyau 19 par une valve 23 qui est du type utilisé pour les chambres à air et qui assure l'étanchéité de l'intérieur du sac 21. L'autre extrémité 24 de ce sac est fixée à l'extrémité correspondante 13 du sac intérieur Il par soudure annulaire, collage ou film adhésif. La mise en oeuvre du dispositif ainsi décrit est la suivante: Le couvercle 7 étant enlevé, on place à l'intérieur du moule 4-5-6 l'armature 9 de fibres et d'éventuelles armatures métalliques non représentées servant à renforcer la poutre-caisson à réaliser, puis la résine, préalablement pesée de manière à représenter un pourcentage déterminé du poids de l'armature, est répartie, à la louche par exemple, sur toute la longueur et au fond du moule. Onrabat alors la partie supérieure de l'armature imprégnée et on la recouvre à l'aide du couvercle 7. On introduit ensuite le sac intérieur 11 et on met en place le tube perméable 14 ainsi que le tuyau étanche 19. On place l'ensemble dans le sac extérieur 21 et on ferme son extrémité 22 en la serrant autour du tuyau 19 grâce à la valve 23 et son autre extrémité 24 en la soudant à l'extré- mité 13 du sac intérieur 11. L'intérieur de l'enceinte à double paroi 25 constituée par les deux sacs 11 et 21 et qui renferme le moule étant ainsi étanche, on peut alors faire le vide grâce au tube 14. L'aspiration s'exerçant dans l'enceinte 25 et la pression atmosphérique s'exerçant sur les deux faces, extérieure et intérieure,du moule, et en particulier sur le sac 11 qui joue le roule d'un noyau exDan- le,la résine se répartit uniformément le long des parois du moule et sans inclusion d'air,celui-ci étant éliminé par aspiration.Pour faciliter la répartion de la résine, les parois latérales 5 et 6 peuvent en varlatte présenter de p#eti#t#s canaux creusés sur leur surface intérieure.Lorsque la résine a mouillé la presque totalité de l'armature, sa polymérisation est soit commencée à froid, soit provoquée à chaud par un tube infra-rouge 26 que l'on place par exemple au centre de la cavité du moule et sur toute sa longueur. Après polymérisation, on procède au démoulage, en retirant d'abord le tube infra-rouge, puis en rétablissant la pression normale à l'aide du robinet 20. On retire le sac intérieur 11 et on sort le moule du sac extérieur 21 soit après démontage de la valve 23 d'étanchéité, soit après découpage de la soudure commune des extrémités 13 et 24 des sacs 11 et 21. Ainsi l'ensemble des deux sacs peut être utilisé plusieurs fois. Enfin, en enlevant le couvercle 7, on accède à la poutre-caisson fabriquée 1. Ce procédé permet ainsi de fabriquer des corps creux tubulaires et autres de grande longueur, puisque celle-ci n'est limitée que par la longueur de l'outillage. Les produits ainsi obtenus peuvent être non seulement des tubes, tuyaux ou poutrescaissons (comme celle de la Fig. 5) mais également des capacités telles que des cuves, silos, citernes, réservoirs, etc. , car il est bien clair que le moule des Fig. 1 et 2 pourrait être fermé par une plaque de fond à son extrémité où se trouvent le fond 12 du sac 11 et l'extrémité resserrée 22 du sac 21, l'armature et la résine étant alors également déposées sur cette plaque. Il permet encore la fabrication d'objets en forme de gouttières, calottes, coques de navires, etc. Tous ces corps ont, selon ce procédé, une surface extérieure aussi lisse que le permet l'état du moule. Si l'on veut fabriquer des tubes ou tuyaux à surface interne polie, il suffit de placer, comme le montre la Fig. 6, le sac 11 et le tube 14 à l'intérieur du moule cylindrique 27, la résine 28 à l'extérieur de ce moule 27, et de disposer l'ensemble dans le aac extérieur 21. Sous l'effet de la pression atmospherlque, ce sac extérieur 21 applique uniformément la résine contre le moule. Le procédé présente également des avantages dans la réalisation des jouées ou moules pour le; tranches des panneaux préfabriqués en ciment pour la construction de bâtiments, telles que celle 29 représentée sur la Fig. 7 et qui étaient fabriquées jusqu'à présent par pliage de tôles épaisses d'acier et par suite lourdes et onéreuses. En outre, ce procédé permet de faire apparaître des motifs décoratifs, tels que veinures de bois ou autres, sur la surface extérieure de la pièce moulée. En variante, on pourrait faite agir extérieurement sur les deux sacs 11 et 21 une pression supérieure à la pression atmosphérique, en utilisant de l'air DU un autre fluide ,en combinaison avec l'action de la pression atmosphérique ou du vide entre les deux sacs; c'est ainsi par exemple qu'on pourrait placer l'ensemble du moule et des sacs dans une enceinte sous pression et réaliser le vide à l'intérieur de l'espace 25 existant entre les deux sacs 11 et 21. De même, le procédé est applicable à la fabrication de corps creux dans lesquels, grâce à la pression exercée, une matière diffusable imprègne une matière de support. Il s'a##ique également, par exemple, au moulage d'armatures préimprégnées telles que mats, tissus ou feutres préimprégnés de résines thermodurcissables prégélifiées ou de pattes préalablement calandrées en feuilles comme l'amiante-ciment. REVENDICATION S 1.- Procédé de moulage de corps en matière plastique renforcée, du type moulage au sac, caractérisé en ce qu'on dépose sur un moule (3, 27) la matière de renforcement (9) et la matière plastique tao), on enferme complètement l'ensemble du moule revêtu de ces a a matières dans une enveloppe (11-21, lla-21aj dont on dispose une surface (11, 21a) en regard de la surface du moule revêtue des matières et on applique une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe, la pression extérieure étant supérieure. 2.- Procédé de moulage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour appliquer la dite différence de pression, on a a met sous vide l'intérieur de l'enveloppe (11-21, lla-21a). 3.- Procédé de moulage suivant l'une quelconque ces revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, le moule (3) étant creux, on dépose la matière de renforcement et la matière plastique sur la surface de la cavité intérieure du moule. 4.- Procédé de moulage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on dépose la matière de renforcement et la matière plastique sur une surface extérieure du moule (27). 5.- Dispositif de moulage de corps en matière plastique renforcée,du type comprenant un moules, un sac en matière imperméable à l'air, souple et élastique qu4peut être disposé en regard de la surface du moule destinée à recevoir les matières à rouler et des moyens pour appliquer des pressions différentes sur les deux faces de ce sac, caractérisé en ce qu'il comprend un second sac (21, 21a) qui est fixé au premier de façon à constituer a a avec celui-ci une enveloppe (11-21, lla-21a) qui peut enfermer complètement le moule (3, 27). 6.- Dispositif de moulage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le moule (3, 27) présentant une cavité intérieure, a le premier sac (11, lla) épouse la forme de cette cavité intérieure du moule et présente A, une txtrémité un fond (12) et à l'autre a une ouverture (13) et le second sac (21, 21 ) épouse la forme de la surface extérieure du moule et présente deux ouvertures (22, 24) opposées dont le bord de l'une (24) est rendu solidaire du bord de l'ouverture (13) du premier sac, tandis que son autre ouverture (22) est rendue solidaire des moyens d'application de pressions différentes. 7.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens d'application de pressions différentes comprennent une pompe à vide (18) reliée à l'intérieur de l'enveloppe (11-21, llâ-21a) constituée par les deux sacs. 8.- Dispositif suivant la revendication 7 lorsqu'elle dépend de la revendication 6, caractérisé en ce qu'll comprend un tube perméable à l'air (14) qui est disposé le long de la surface du moule opposée à la surface destinée à recevoir les matières à mouler et qui est relié à la pompe à vide (18). 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le moule (3, 27) présente une paroi (4-5-6-7) de forme cylindrique creuse dont les deux extrémités sont ouvertes. 10.- Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi du moule comprend un socle (4), deux parties latérales (5, 6) et un couvercle (7).