Brevet FR2234106A1 — publié le 19750117

La présente invention concerne le moulage de corps creux et, en particulier, le moulage de corps creux en matière thermoplastique par injection sous pression. Le moulage par injection sous pression est d'une utilisation courante pour réaliser des pièces en matières thermoplastiques sans contre-dépouilles, mais il présente des difficultés quand les pièces à mouler présentent des contre-dépouilles. Dans ce dernier cas, en effet, il n'existe pas encore de procédé simple de moulage et, en particulier, aussi simple que le moulage avec noyau de sable encore utilisé pour le moulage de bronzes, etc. Pour mouler des pièces à contre-dépouilles, on connalt des moules à mandrins métalliques à gèométrie variable comportant un nombre plus ou moins grand d'éléments escamotables et un mécanisme relativement complexe pour déplacer ces divers éléments avant et après moulage. Ces moules sont évidemment chers et peuvent réduire à néant la réduction du prix de revient que l'on escompte de pièces en matière thermoplastique-utilisées à la place de pièces métalliques. Un second procédé connu consiste à introduire à l'intérieur d'un moule définissant la surface extérieure de la pièce à mouler une baudruche gonflable reproduisant, quand elle est gonflée, la cavité intérieure du corps à fabri quer. Toutefois, l'utilisation de baudruche simple ne convient pas à la fabrication de pièces dont les cotes internes doivent entre précises. En effet,de telles baudruches n'ont pas de limite précise de dilatation. Dans le brevet français 7 104 193r on a cherché à améliorer la limite de dilatation en prévoyant un manchon rigidifiable, mais le manchon devient alors très compliqué et le prix de revient augmente comme avec des mandrins à géométrie variable. Dans le brevet américain 2 886 853, il est prévu de fabriquer une forme autour de laquelle la pièce finale va entre moulée. La forme est obtenue à partir d'un cylindre creux de matériau thermoplastique ayant les propriétés d'une mémoire élastique, le cylindre étant placé à l'intérieur atun gabarit ou il est chauffé et dilaté par gonflage. Puis le cylindre refroidi est utilisé comme partie de moule. Enfin, une fois le moulage effectué, le cylindre est à nouveau chauffé pour qu'il retrouve sa forme originale. Le cylindre creux représente un élément simple de moulage, toutefois le procédé comporte plusieurs opérations et nécessite encore une installation pneumatique qui augmente le prix de revient. Enfin, le matériau thermoplastique du cylindre limite la température de moulage. Au lieu d'une baudruche gonflée, rigidifiable ou non, ou d'un cylindre thermoplastique gonflé, il a également été proposé, comme il est décrit dans le brevet anglais 881 701, d'utiliser un noyau cylindrique élastique comprimé longitudinalement pour être dilaté radialement afin de presser une poudre contre la surface interne d'un moule, le noyau détendu étant ensuite retiré avant le frittage de la poudre. Toutefois, ce procédé ne s'applique pas directement au moulage par injection sous pr#ession. Dans un troisième procédé connu, tel que celui décrit dans le brevet français 1 366 921, on utilise ~. noyau dont, au moins, la partie qui contribue à définir la contre-dépouille est en un matériau dur et résistant à la flexion et à la compression, de manière à résister, sans déformation, à la pression d'injection, mais susceptible de fondre à une température inférieure à la température de déformation et de ramollissement de la matière thermoplastique. Ce procédé, s'il parait supérieur àux précédents, souffre encore de limites et d'#nnonvénients. Il faut qu'au cours du moulage le noyau ne fonde pas ce qui conduit à prévoir un refroidissement par eau de certaines parties du moule, ce qui le rend plus complexe. D'autre part, les températures de fusion des alliages susceptibles de servir de noyaux et celles de certaines matières thermoplastiques peuvent être incompatibles. Enfin, l'opération de fusion des noyaux nécessite une installation d'eau chaude supplémentaire et prend du temps, ce qui augmente le coût des pièces. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un procédé de moulage par injection de pièces en matières thermoplastiques présentant éventuellement des contre-dépouilles, ce procédé étant débarrassé des inconvénients des procédés mentionnés ci-dessus en ce qui concerne soit les imprécisions sur les cotes, soit le coAt élevé des pièces, ou les deux. Suivant une caractéristique de l'invention, le procédé consiste à injecter la matière thermoplas#tique fondue dans une cavité de moulage définie par un corps de moule et, au moins, un noyau dont la partie, au moins, qui délimite la contre-dépouille de la pièce est en un matériau élastomère thermodurcissable capable de résister sans déformation à la pression d'injec- tion, quand il est à la température de moulage, mais suffisamment élastique à la température ordinaire pour pouvoir être extrait de la pièce moulée par un moyen mécanique simple. Suivant une autre caractéristique, ledit matériau élastomère thermodurcissable est du caoutchouc. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 représente une coupe verticale d'un moule destiné à la fabrication d'une pièce en matière thermoplastique, et comportant un noyau suivant l'invention, et la Fig. 2 représente une coupe de la pièce moulée avant l'extraction dudit noyau. Le moule de la Fig. I comprend deux demi-coquille5 1 et 2, un noyau 3, une pièce classique de fermeture de noyau 4, -des pièces de fermeture du moule 5 et 6 et une buse d'i.;gection 7. La buse 7 est en communication avec un canal d'injection comportant un canal central 8 traversant la pièce 6, des branches de dérivation, dont une 9 est creusée à la surface inférieure de la demi-coquille 2 et qui communique avec un canal intermédiaire 10 traversant la demi-coquille 2 pour déboucher dans la chambre du moule par un canal final 11 creusé dans les faces adjacentes des demi-coquilles 1 et 2 et débouchant dans le plan de joint des demi-coquilles.Le moule de la Fig. 1 peut comporter, par exemple, trois branches à 1200 telles que 9, c'est pourquoi un autre orifice d'injection a encore été représenté en 12. Le noyau 3 comporte une partie métallique usinée de manière à former une succession de parties cylindriques concentriques 13 à 17 dont les rayons vont en décroissant. La partie 13 est appuyée dans un épaulement femelle de la demi-coquille 1 dans lequel elle s'adapte parfaitement pour définir avec précision la position du noyau par rapport au corps du moule. La partie 14 de diamètre plus faible définit l'extrémité supérieure du col de la pièce à mouler 18. La partie 15 de diamètre plus faible que l'orifice de passage du noyau 3 dans la demi-coquille 1 définit la paroi latérale du col de la pièce 18. La partie 16 de diamètre encore plus faible a une hauteur egale à la hauteur de la contre-dépouille 19 de la pièce 18 et porte un anneau 20 en caoutchouc. L'anneau 20 est emmanché sur la partie 16 de manière à en être solidaire. La surface extérieure de l'anneau 20 reproduit, au moins, à son extrémité la surface intérieure de la pièce 18. Enfin, la partie 17 du diamètre le plus faible a une hauteur telle qu'elle s'appuie sur la demi-coquille 2 de manière à définir un orifice dans la pièce 18. En plus de l'orifice laissant passer le noyau 3, la demi-coquille 1 comporte une cuvette concentrique à cet orifice qui définit le pourtour de la surface extérieure supérieure de la pièce 18. La demi-coquille 2 comporte également une cuvette en face de celle de 1 pour définir la surface extérieure inférieure de 18. Au repos, le diamètre intérieur de l'anneau 20, dont la surface- interne est cylindrique, est légèrement inférieur à celui de la partie 16. Ainsi, une fois monté sur 16, l'anneau 20 y reste bien accroché. La partie 17 peut entre supprimée si la pièce 18 ne comporte pas d'orifice inférieur. Les parties 14 et 15 peuvent avoir toutes les hauteurs désirées suivant celle du col de 18. On va maintenant décrire le moulage de la pièce 18. Tout d'abord, le moule étant ouvert, on emmanche un anneau 20 sur la partie 16 de 3. Ensuite, on place le noyau 3 dans le logement de la demi-coqquille 1 qui reçoit la partie 13. Le moule est fermé en superposant les éléments 6, 2, 1, 4 et 5. La chambre du moule comprend alors tout l'espace libre entre 1 et 2, d'une part, et 15, 20, 16 et 17, d'autre part. Le moule étant mis en communication avec la buse 7, la matière thermoplastique chaude est injectée par les canaux tels que 11 et 12, à travers 8, 9 et 10. La matière se répand dans l'espace libre. Puis, après un temps de refroidissement suffisant bien connu, le moule est ouvert. La pièce 18 -reste alors solidaire du noyau 3. Par un moyen mécanique approprié, le noyau 3 est extrait de l'anneau 20. A noter que les parties 15 et 17 peuvent être légèrement tronconiqus de manière à ce que l'effort d'extraction du noyau 3 ne s'applique qu'à l'anneau élastique 20. On obtient alors la pièce telles qu'elle est représentée à la Fig. 2. A la Fig. 2, l'anneau 20 est toujours emprisonné dans la contre-dépouille de la pièce 18. Il suffit poùr l'extraire dty piquer, comme l'indique la figure, un crochet 21 et de tirer ce crochet 21 comme l'indique la flèche 22 pour faire glisser l'anneau hors de 18. Il faut noter que le caoutchouc de 20 étant thermodurcissable, il devient pendant l'opération de moulage à chaud très dur et n'est pas déformé par la pression d'injection. En particulier, dans le cas du moulage d'une pièce semblable à 18 en oxyde de phénylène, on a utilisé un anneau 20 en caoutchouc d'une dureté de 98 shores, la température de moulage étant d1envi- ron 2800C et la pression d'injection de 1000.kg/cm2 environ. On a pu constater que la pièce moulée avait des cotes internes très précises et qu'au droit de la liaison entre la face inférieure de 20 et celle de 16, il n'y avait aucune bavure ce qui montrait bien que l'anneau 20 avait très bien supporté la pression d'injection. Il faut comprendre que l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit représente un exemple de moulage parmi les plus difficiles à réaliser. En effet, quand la contre-dépouille n'est pas circulaire comme ici, mais ne concerne qu'un arc de cercle, il est encore plus facile d'extraire la partie de noyau en caoutchouc. Le procédé s'applique également au cas où la contredépouille suit une ligne fermée qui n'est pas circulaire. Il est ainsi possible d'utiliser le procédé de l'invention pour mouler des volutes de corps de pompe. Le procédé s'applique également au moulage des filetages. Il faut encore noter que l'anneau de caoutchouc 20 peut être réalisé facilement par moulage suivant n'importe quel procédé bien connu. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, il faut comprendre que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de moulage par injection sous pression à chaud de pièces en matières thermoplastiques présentant éventuellement des colltre-~épou;'les, consistant à injecter la matière thermoplastique chaude danc une cavité ie moulage définie par-un corps de moule et au moins un noyau, caractérise en ce qu'au moins la partie du noyau qui délimite la contre-dépouille de la pièce mouler est en un matériau thermodurcissable capable de résister sans déformation appréciable à la pression d'injection, quand il est à la température de moulage, mais suffisamment élastique à la température ordinaire pour pouvoir autre extrait de la pièce moulée par un moyen d'arrachage simple. 2) Procédé de moulage par injection suivant la revendication 1, carac 2 térisé en ce que la pression d'injection est d'environ 1000 kg/cm , la tempé- rature de moulage d'environ 2800C et ledit matériau thermodurcissable un caoutchouc d'une dureté de 98 shores. 3) Procédé de moulage par injection suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la largeur de ladite partie de noyau en matériau thermodurcissable est supérieure à la profondeur de la contre-dépouille pour offrir une meilleure prise audit moyen d'arrachage simple.