Brevet FR2301356A1 — publié le 19760917

D'une manière très générale, les formes ou enpreintes qui sont utilisables comme moule dans les procédés de thermoformage présentent l'avantage de ntavoir à réaliser qu'une seule face en relief, d'où un abaissement certain du prix de construction des pièces à produire. Habituellement, pour obtenir cette face, on utilise un appareil de reproduction du genre pantographe-graveur, dont une pointe suit les reliefs d'un modèle de base (qui est construit généralement dans une matière facile à mettre en forme, tune que du bois,du carton ou des matières plastiques), tandis que l'autre pointe, porteuse d'un outil animé d'un mouvement de rotation rapide, travaille par enlèvement de copeaux dans un bloc en métal, d'une forme généralement parallélépipédique et dont la face supérieure sert de base d'empreinte dans le cas d'un travail en creux ou de sommet, dans le cas inverse. Cette façon de procéder est très fidèle, mais demande des temps d'usinage qui sont obligatoirement assez longs, ce qui, par conséquent, augmente les frais de réalisation de 11 empreinte. Une grande dureté de l'empreinte permet d'exécuter un grand nombre de pièces thermoformées mais la vitesse d'avancement de l'outil de travail est dtautant plus petite. En plus, la finition de l'empreinte, pour effacer comple- tement les traces d'usinage, doit se faire par polissage, souvent a contre manuel ; on conçoit qu'ut moule ainsi réalisé atteigne un prix dont l'incidence est sensible sur le prix unitaire des pièces réalisées. Pour rentabiliser au mieux le procédé de thermoformage, il est possible de multiplier le nombre d'empreintes,mais, en conséquence, le travail d'usinage du moule augmente#proportion- nellement. Il existe des appareils qui sont susceptibles de reproduire simultanément plusieurs empreintes, mais ce sont des appareils assez compliqués et 1 t amortissement des investissements dans un atelier ne permet pas d'en employer un grand nombre, d'autant qu'une empreinte ne pleut être interrompue en cours d'usinage, sous peine de présenter une trace de reprise d'usinage. D'un autre côté, au cours du déroulement d'une fabrication de pièces, il arrive que des modifications soient n.ces- saires, ou bien parce qu'il survient des défauts de conception des formes, défauts çui apparaissent seulement au cours du thermoformage, ou bien en raison d'une solution de la rode pour laquelle une forme doit être affinée (le cas est fréquent en matière de carrosserie ou d'accessoires automobiles) et l'on doit souvent, après modification du rodèle original, usiner à nouveau un bloc de métal au pantographe, avant que le nombre de pièces prévu avec le premier moule soit atteint; cela conduit ou augmenter le prix de revient des pièces produites, ou à fournir des pièces démodées. La présente invention permet de réaliser ces empreintes en vue de thermoformer des pièces et élirdne complètement les inconvénients ci-dessus énoncés, et notamrent l'invention permet d'abaisser, dans une proportion considérable, les frais de construction de ces empreintes, ou moules. ou bien conprendre l'invention, il est in?ortant de rappeler les divers impératifs d'ordre technique auxquels doivent satisfaire les empreintes pour le thermoforrage et lus généralement encore les moules divers pour les matières plasti cuves thermoformables dites aussi thermoplastiques. En premier lieu, les conditions de température déter- minent la mise en forme des matières qui se ramollissent juste avant le point de fusion et un dépassement léger au-delå de ce point de fusion apporte d'une façon irréversible une modification des caractéristiques originelles de ces matières : le point de ramollissement des diverses matières thermoplastiques existantes est compris entre 80 C et 18000. Au-delà commence la fusion, puis la décomposition et ensuite, vers 15000, la carbonisation des matières. En second lieu, la force mécanique d'appui de la natière plastique sur les formes ou empreintes ou moules s'évalue en pression et doit être considérée sous plusieurs aspects : un premier aspect est la valeur unitaire de pression par unité de surface, cette valeur étant de l'ordre de 9 kilogrammes par cen titre carré, dans le cas d'utilisation d'une pression d'un fluide, comme l'-Pir par exemple; ou bien ne dépassant pas un kg/cm2, dans le cas d'une aspiration par vide d'air. Un autre aspect concerne la pression exercée sur l'en selle de l'empreinte et,dcns le cas d'une surface relativement in?ortante,la contrainte mécanique peut atteinre des valeurs importantes. A titre d'exemple, une empreinte de 10 centimètres de caté sur 20 centimètres, sous une pression fluide de 2 ig/cm2 subit une force mécanique de 400 kilogrammes. En troisième lieu, l'état de surface de l'empreinte doit être d'un très bon fini, Si l'on désire reproduire les moindres détails ou si lton veut donner un aspect glacé aux pièces à thermoformer et le maintien de ce fini dans le temps, face aux diverses manipulations des matières plastiques sur le moule, donc directement en fonction du nombre de pièces è produire, et dépendant de la dureté mee du matériau de l'empreinte. De ce qui précède, on observe que pour réaliser un moule ou une empreinte pour thermoformage, il n'est pas obligatoire d'employer exclusivement des métaux, même en considération des actions combinées requises de température, contrainte mécanique et dureté de surface. Conformément a l'invention, le procédé pour la fabrication de moules est caractérisé en ce qu'on prépare un modèle de forme en matière tendre ou relativement tendre, en ce qu'on met en forme sur ledit modèle de forme au moins une feuille en résine thermoplastique par une action pneumatique, en ce qu'on dispose l'empreinte obtenue sur un support constitué en partie par un lit fluide pour épouser une face de la dite empreinte sans la déformer tout en soutenant chacune de ses parties, en ce qu'on coule un béton de très fine granulométrie sur la dite empreinte et en ce qu'on retire la dite empreinte après durcissement du béton qui constitue alors un moule de formage reproduisant exactement la dite empreinte. Le moule obtenu par le procédé énoncé ci-dessus satisfait à toutes les conditions exposées dans ce qui précède. En effet, de nombreux ciments supportent facilement des températures supérieures à 500#C, donc bien supérieures à celle qui est en pratique nécessaire. En outre, en ce qui concerne la résistance mécanique, les ciments utilisés pour la fabrication des bétons ordinaires résistent facilement a des pressions de LTG RtXcm2 donc près de cent fois supérieures à la pression unitaire nécessaire a l'exécution d'un thermoformage. L'aspect de surface peut être aussi bon qu'on le désire puisque les constituants d'un ciment et des sables de silice qui peuvent y être ajoutés peuvent présenter des granulométries inférieures a 1G0#. L'invention s'étend aussi à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Conformement a' cette seconde disposition de l'invention, le dispositif comporte un support rigide comportant un cadre saillant périphérique à l'intérieur duquel est disposé un lit fluide recouvert par une empreinte constituée par une feuille mince de résine synthétique ayant été formée à partir d'un modèle de forme, la dite feuille étant retenue sur son bord par un cadre formant serre-flanc en même temps que coffrage pour un téton coulé sur la dite empreinte pour en épouser les formes en corsstitucnt un moule après son durcissement et le retrait de la dite empreinte. Diverses autres caractéristiques ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exerce non limitatif, audessin annexé. la fig. 1 est une coupe-élé.vation schématique d'un modèle de forme pour la mise en oeuvre de l'invention. tes fig. 2 et 3 sont des coupes schématiques explicatives d'emtreintes réalisées à partir du modèle de forme de la fig.1. les fig. 4 et 5 sont des coupes-élévations illustrant la réalisation de matrices et Doincwons de formage à partir des empreintes des figures précédentes. La fig. 6 est une coupe-élévation schématique de l'ensemble du dispositif de réalisation d'une matrice ou d'un moule de mise en forme de feuilles de rsine thermoplastique. La fig. 7 est une perspective d'un moule obtenu par le dispositif de la fig.6. h la fig. l, 1 désigne un modèle en bois, carton, résine synthétique ou autre matière facile à travailler et qui est conformé aux dimensions du moule de la matrice ou du poinçon à réaliser, lorsque le modèle n est en matière particulièrement tendre, notamment lorscu'il est réalisé en pâte à papier, pâte à modeler, platre ou autre, on le revêt d'une couche 2 d'un vernis chargé, la charge du vernis est, par exemple, constituée par du talc et de l'amiante, ce qui permet après séchage de le travailler facilement pour parfaire le modèle. Sn particulier, la surface 3, qui doit être exactement aux cotes des pièces devant ultérieurement être fabriquées, doit nrsenter un aspect de surface aussi parfait que possible et l'obtention de cet aspect est facilitée lorsque le vernis continent du talc ou de l'amiante car le ponçage en est rendu aisé et, en outre, la charge de talc et d'amiante permet de rendre la couche 2 suffisamment anti-adhérente et isolante thermicuement pour qu'il devienne possible d'utiliser le modèle ainsi réalisé en tant que moule de formage pour au moins une feuille mince de résine thermoplastique ou thermodurcissable. La fig. 2 montre une telle feuille 4 qui a été formée sur le modèle de forme de la fig. 1. La feuille 4 peut être en une matière plastique thermoformable quelconque, par exemple en polyéthulène, ABS, ou autre matière analogue. le dessin montre que la face 4a se trouve à la cote 3 de finie par la surfece de travail du modèle de forme de la fig. 1. Ladite face 4a reproduit ainsi en négatif exactement le modèle de forme initiale. Il est possible d'utiliser le modèle de forme de la fig.1 pour la réalisation simultanée d'une double empreinte mtle et femelle. C'est ce qui est illustré à la fig. 3 qui montre une double --empreinte constituée par deux feuilles 41 42 de résine thermoplastique dont les faces èn regard ont été revêtues d'une couche mince 5 de talc ou autre matière analogue empêchant la soudure desdites feuilles, pendant leur thermoformage. in formant lesdites deux feuilles 41 42 simultanément sur le modèle de forme, on obtient deux empreintes identiques dont l'une 41 est mâle tandis aue l'autre 42 est femelle, leurs surfaces respectives 31w 32 se trouvant l'une et l'autre rigoû- reusement aux cotes des pièces à obtenir. Les empreintes 4 ou 41 42 ont l'avantage, d'une part, de reproduire de façon parfaitement fidèle le modèle de forme mais encore, d'autre part, d'illustrer la fabrication future, c'est à-dire de faire ressortir éventuellement les imperfections des formes choisies dans ltexécution du moulage, par exemple du moulage prr thermosoufflage qui peut faire apparaître dans les empreintes 4, 41 ou 42 des défauts tels que des plis, cloques ou autres, qui se seraient produits ultérieurement en fabrication.Il est donc ainsi possible de modifier le modèle de forme de la fig. I pour supprimer les défauts constatés et de tirer à partir du modèle de forme améliorée, de nouvelles empreintes 4 ou 41, 42. Lorsque les empreintes obtenues sont jugées satisfaisantes, on procède corse à la fig.4 ou comme È la fig.5 su vent qu'on désire réaliser une matrice ou un poinçon de moulage. A la fig. 4, pour réaliser une matrice de moulage, on dispose sur un support 6 rigide une matière de remplissage 7, p#r evernle, des granulés de pâte È papier, des granuls de mousse de résine synthétique ou encore ces produits pulvérulents tels que des billes de verre ou autres qui sont destinés à forner un lit fluide soutenant l'empreinte 41en tous ses points. On enduit, ensuite, 11 empreinte 4 d'une fine couche lubrifiante 8, par exemple d'une huile aux silicones, et on procède à la coulée d'une composition de béton finement calibré 9. Par composition de béton", on doit entendre des mélanges de ciment et de silice, des mélanges de silice et ce résine ou autre composition analogue à prise plus ou moins rapide et à faible retrait. Après la prise du béton, l'ensemble moule en béton 9, empreinte 41 est spar du support 6 et du lit 7 et finalement l'empreinte 41 est elle-même détachée, ce qui est facilité du fait de sa souplesse et de la couche lubrifiante 8. On obtient finalement une matrice 10 qui correspond très exactement à 1'em.- preinte 41 puisque la couche de lubrifiant 8 est d'une très grande finesse, de l'ordre de quelques microns. la fig. 5 montre que pour l'obtention d'un poinçon 11, on procède exactement de le même façon mais en utilisant l'emprein- te 42 que l'on enduit comme précédemment d'une matière de démoulage 8 vent de procéder 8. la coulée de béton 9. Il est également possible de réaliser soit une matrice, soit un poinçon, sans détacher la feuille mince, ou empreinte, en procédant simplement, après la première coulée de béton, à un retournement qui fait que ladite feuille mince forrant empreinte occupe la position opposée et rend possible la coulée du béton ferrant la pièce complémentaire, poinçon ou matrice. La fig. 6 illustre une réalisation pratique de l'ensemble du dispositif de préparation d'un moule cui comporte le support 6 muni, sur son dessus, d'un cadre 12 servant de support a l'em- preinte 4 et au lit 7 servant à supporter sans deformation ladite empreinte qui est recouverte d'une coche fine de matière de démoulage 8. bn Un second cadre 13 formant coffrage est ensuite mis en place et sert au maintien d'une armature 14, par exemple métallique,avant que soit coulé le béton 9 formant le moule proprement dit. Lorsque cela est nécessaire, un moule pour la mise en forme de matière plastique doit pouvoir comporter des moyens de refroidissement. Cela est facilement obtenu suivant l'invention en disposant des tubulures 15 à l'intérieur de 11 armature 14 avant la coulée du béton 9. De plus, lorsque le moule doit être utilisé pour la mise en forme de feuilles ou plaques de résine thermoplastique par un procédé de soufflage ou d'aspiration, alors le moule doit présenter des conduits et canaux divers.Cela est, obtenu facilement selon l'invention en disposant des tiges, tel5çqle 17, ou des petits tubes, à différents endroits, ces tiges ou tubes traversant de préférence l'empreinte 4 comme cela est représenté et étant évidemment choisis en une matière sur laquelle le béton n'adhère pas, par exemple, en matière plastique, telle qu'en polyamide, ce qui permet d'extraire lesdites tiges après la coulée et le durcisse-ent du béton 9. La fig. 7 montre finalement à titre d'exemple une forme d'un moule pouvant être obtenue, ce moule comportant llencadre- ment 14 métallique dont les dimensions peuvent être standardisées pour que ce moule puisse être utilisé ce façon habituelle dans des machines de formage. les conduits de refroidissement 16 font alors ou non saillie sur l'un ou 11 autre des côtés de l'encadrement 14 qui sert également de protection au béton 9 qui forme le moule proprement dit. Les conduits 16 sont ultérieurement reliés par des joints et raccords à des canalisations sopropriées. L'invention n'est pas limitée à exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, un même moule en béton selon l'invention peut conforter un non- bre quelconque d'empreintes. De même, le moule suivant l'invention peut être utilisé pour la réalisation de nièces en résine t errodurcissable 'es conduits 15 pouvant contenir des organes chauffants. R V X N D I C ji T I C N S 1 - Un procédé pour la fabrication de moules destinés à la mise en forme de pièces en matière plastique, caractérisé en ce qu'on prépare un modèle de forme en matière tendre ou relativement tendre, en ce qu'on met en forme sur ledit modèle de forme au moins une feuille en résine thermoplastique par une action pneumatique, en ce qu'on dispose l'empreinte obtenue sur un support constitué en partie par un lit fluide pour épouser une face de ladite empreinte sans la déformer tout en soutenant chacune de ses parties, en ce qu'on coule au béton de très fine granulométrie sur ladite empreinte et en ce qu'on retire ladite empreinte après durcissement du béton qui constitue alors un moule de formage reproduisant exactement ladite empreinte. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on revêt l'empreinte d'une fine couche de matière de démoulage avant la coulée du béton destiné à former le moule. 3 - recédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le modèle de forme est fabriqué en matière tendre, corton, papier, résine synthétique, plâtre et analogue et en ce qu'on recouvre ledit modèle d'une couche d'un vernis comportant une charge usinable, notamment du talc, de l'amiante et des produits analogues. 4 - recédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on forme simultanément deux feuilles minces sur le modèle de forme, les cites deux feuilles minces étant séparées par une couche mince d'isolation, notamment un enduit de talc ou analogue, de sorte qu'après leur mise en forme pneumatique et leur séparation, elles délimitent des empreintesmale et femelle complémentaires. 5 - Un dispositif pour la fabrication d'un moule de formage de feuilles ou plaques de résine, caractérisé en ce qu'il comporte un support rigide comprenant un cadre saillant périphé- risque à l'intérieur ducuel est disposé un lit fluide recouvert t-r une empreinte constituée par une feuille mince de résine synthétique ayant été formée à partir d'un modèle de forme, ladite feuille étant retenue sur son bord par un cadre formant serre-flanc en meme temps que coffrage pour un béton coulé sur ladite emreinte pour en épouser les formes en constituant un moule agrès son durcissement et le retrait de ladite em#reinte. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le lit fluide est constitué par une matière pulveru- lente ou granuleuse. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte des tiges, baguettes ou tubes mis en place dans l'espace délimité par le cadre formant serreflanc, lesdites tiges, baguettes ou tubes traversant ladite empreinte et réservant des canaux dans la masse du béton coulé constituant le moule de sorte que celui-ci est utilisable ensuite pour le formage par soufflage ou aspiration de feuilles ou pla oueds de résine thermoplastique. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 7 7 caractérisé en ce que le coffrage formant serre-flanc sert au centrage d'une armature périphérique formant un encadrement pour le moule en béton. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 5 à 8 caractérisé en ce qu'il conporte, supplémentairement, des conduits, tuyaux ou analogues, maintenus dans 1'armature formant encadrement et s'étendant à l'intérieur du volume délimité par cette armature, de sorte que lesdits conduits ou tuyaux forment des circuits de refroidissement ou de chauffage pour le moule en béton. 10 - le rotxlt industriel constitué tar un moule en béton pour le formage de feuilles ou plaques en résine synthétique obtenues conformément au procédé de l'une des revendications 1 à 4.