Brevet FR2406487A1 — publié le 19790518

La présente invention concerne un procédé permettant de fabriquer avec une matière à base de résine phénolique/polyisocyanate des modèles et des équipements permanents de moulage et permettant, par coulée, d'obtenir des pièces au bout d'un temps de durcissement très court. La présente invention concerne surtout la fabrication de modèles, boites à noyaux et plaques-modèles tels qu'ils sont confectionnés par des modeleurs. De plus, la matière peut être utilisée pour la fabrication de moules d'injection et de pièces moulées par injection, de calibres et d'autres instruments ou outils de fabrication. Il est également possible de fabriquer des pièces coulées présentant des propriétés diélectriques à partir de pièces moulées renforcées par des fibres de verre. Etant donné qu'il est à prévoir que, tant dans le secteur du bricolage que pour des jouets à fabriquer soi-meme ces mélanges de résinez et de matière de charge se commercialiseront bien (emballés sous une faible volume), on a jugé utile de donner à cette forme de présentation le nom de "Hobbyschnellharz Turgi 77". Dans le nouveau procédé sont certes utilisés les mêmes liants que ceux employés par la firme Ashland pour la fabrication de noyaux et de moules de fonderie. Ce procédé est décrit dans le brevet suisse n0 478 609 et est utilisé presque exclusivement dans des fonderies. La résine universelle à miseen oeuvre rapide "Turgi 77" élaborée selon le nouveau procédé est, tant du point de vue de son domaine d'application que dans sa fabrication et sa mise en oeuvre, complètement à l'oppose des procédés dits Coldbox et Pep-Set mis au point par la firme Ashland. Tant le procédé Cold box que le procédé Pep-Set utilisent un mélange sable-résine à toucher sec, afin d'obtenir un moule ou un noyau dont la résistance mécanique est suffisante pour une coulée mais qui, après la coulée, doit pouvoir se désintégrer aussi facilement que possible. Ceci est en général obtenu en incorporant au sable chaque fois de 0,4 à environ I partie en poids des deux résines. Après la coulée, les noyaux ainsi que les moules sont généralement détruits pour dégager les pièces coulées. La nouvelle résine universelle à mise en oeuvre rapide est, par contre, destinée à obtenir des pièces coulées, pour modeleurs etc., qui présentent une résistance suffisante pour pouvoir être réutilisées indéfiniment. Contrairement aux procédés Ashland, les deux résines ne sont pas incorporées dans le sable mais on procède exactement de la ma nière inverse. On prend donc les deux résines et on mélange avec celles-ci des matières de charge choisies à volonté afin de conférer chaque fois les propriétés désirées au produit fini. Les quantités de matière de charge sont alors également choisies en fonction du domaine d'utilisation ou de la nature de l'objet coulé. On peut aussi sans inconvénient ajouter simultanément plusieurs matières de charge. Dans le cas de modèles à paroi mince, la résine liquide doit logiquement être quelque peu plus fluide que dans le cas de pièces à parois épaisses ou pleines. A la différence des procédés Ashland, on utilise le plus souvent des mélanges de résines qui sont encore facilement coulables, c'est-àdire qu'ils sont introduits à l'état liquide, alors qu'en cas de fabrication de noyaux par les procédés Coldbox et Pep-Set, un sable sec est utilisé. En tant qu'accélérateur est employé de préférence un composé de pyridine et ce, de la manière décrite ciaprès. Une dose minimale du composé de pyridine est avantageusement déjà incorporée dans le composant A par le fournisseur. Etant donné que tant la durée limite de conservation que le temps de durcissement varient fortement avec la température des résines et sont également influencés par la température ambiante, la dose de pyridine ajoutée doit être adaptée chaque fois aux conditions de température. Cela veut dire que la dose d'accélérateur peut varier entre 0,05 et 0,3%. A une température de 15 à 200C, il convient d'ajouter une dose d'accélérateur de 0,3% par rapport au composant A. Cette dose est suffisante pour assurer un durcissement de la résine synthétique même dans le cas où lors du mélange l'incorporation d'une dose additionnelle de pyridine serait oubliée. En général on cherche cependant à obtenir des temps de durcissement plus courts qui peuvent à nouveau, selon les besoins et les formes prescrites, être facilement adaptés à la pièce à réaliser.En outre, on peut encore faire varier la durée de conservation et le temps de durcissement en utilisant soit le composant A, soit le composant B dans une proportion supérieure à 50%. En tant que matières de charge peuvent être utilisées les matières le-s plus diverses comme par exemple du gypse, du schiste en poudre, de la poussière de roulements à billes, de la poudre métallique, de la grenaille d'aluminium, du sable, de l'argile boursouflée, des fibres de verre, des rognures de verre, de la farine de bois, du bois, des fibres d'amiante, des fibres textiles, du poussier de charbon, du mica en poudre, de l'alumine, etc. On peut également enrichir la surface de poudre métallique par exemple d'un alliage bronze-laiton-étain, à des fins décoratives. Une composition préférée de liants contient environ 50% du composant A et environ 50% du composant B. Contrairement à de nombreux autres mélanges de liants, le rapport de mélange n'a pas besoin en l'occurrence d'être respecté rigoureusement. En effet, ce rapport peut varier dans de larges limites : si, par exemple, le rapport de mélange est de 40/60 ou de 60/40 au lieu de 50/50, le résultat escompté est encore assuré ; alors qu'en cas de fabrication de moules et de noyaux par le procédé Ashland pour fonderies le sable est le constituant principal et de la résine est ajoutée seulement à des doses relativement faibles, dans le cas de la matière suivant l'invention appelée résine universelle à mise en oeuvre rapide, la proportion de résine phénolique et de polyisocyanate est en général prédominante, c'està-dire que leur concentration dans le mélange se situe entre 10 et 100%, tandis que la matière de charge est ajoutée pour obtenir des propriétés tout à fait particulières comme par exemple une masse volumique plus grande ou plus petite ou de meilleures propriétés diélectriques ou d'autres caractéristiques physiques, ou bien encore pour économiser de la matière. Le procédé suivant l'invention offre entre autres les avantages importants suivants 13 un temps de durcissement court 23 simplicité du procédé 33 obtention de modèles sans retrait. il peut être utilisé commodément dans les domaines suivants - dans des ateliers de modelage - pour la fabrication de modèles - pour la fabrication de boites à noyaux - pour la fabrication de calibres et d'autres instruments ou ou tils de fabrication - pour la fabrication de moules d'injection et de pièces moulées par injection - pour la fabrication, par coulée, de pièces diélectriques tisola- tueurs) - pour entourer des appareils électriques de résine - pour fabriquer des stratifiés de fibres de verre en tous genres - pour copier des pièces ou les reproduire en plusieurs exemplai res - à des fins de réparation, etc. La manipulation de cette résine est si simple que celle-ci peut sans inconvénient être utilisée même par des bricoleurs ainsi que pour la fabrication de jouets, de petits enfants déjà en mesure de la manier et de réaliser eux-memes leurs jouets, petits animaux, etc. Grace au court temps de durcissement des pièces coulées, on peut par exemple réaliser en un jour de travail de nombreux modèles avec un seul négatif puisqu'il est parfaitement possible de démouler des modèles déjà au bout de quelques minutes. La matière d'un prix de revient avantageux, la simplicité des opérations ainsi que la courte durée de conservation, réglable chaque fois en fonction des besoins, et le court temps de durcissement, permettent par exemple de munir, au lieu de plaques-modèles clichés, des plaques-modèles entières d'un même modèle. Des négatifs et positifs de modèles ainsi que des plaques-modèles peuvent être fabriqués comme décrit ci-dessous. Un modèle est placé sur un support approprié qui peut être en gypse, sable ou plexiglas, etc. Un modèle en bois est par exemple de préférence scellé. De la manière usuelle, le modèle ainsi que le support et le châssis correspondant dans lequel le négatif doit être fabriqué sont alors enduits d'une couche de cire. Puis la matière peut être coulée. A cet égard, il n'est pas nécessaire d'appliquer au préalable par badigeonnage une couche superficielle, comme c'est le cas par exemple pour d'autres résines synthétiques. De plus, en cas d'utilisation de la matière coulée comme négatif pour la fabrication de modèles, on peut dans une large mesure renoncer à une stratification et il en est de même pour les modèles à fabriquer ultérieurement. Selon le cas le premier positif-peut déjà être coulé au bout de vingt à trente minutes dans le négatif coulé.Un grand avantage de la matière suivant l'invention sur des produits analogues réside en ce qu'elle est pratiquement exempte de retrait. De plus, à partir de boites à noyaux simples telles qu'elles sont généralement fournies par le client, on peut déjà, en cas de commande de quelques centaines de pièces, fabriquer très avantageusement des boites à noyaux multiples pour les machines automatiques à tirer les noyaux. En particulier, ce procédé permet également de réaliser des moules d'injection pour la fabrication de pièces en matière thermoplastique moulée par injection. Dans certains champs d'application, cette matière peut être utilisée en même temps pour la pièce moulée par injection elle-même, c'est-à-dire qu'une même matière est utilisée tant pour la fabrication du moule d'injection que pour la pièce à mouler par injection. L'utilisation de cette matière tant pour des moules d'injection que pour des pièces moulées par injection est envisageable en cas de fabrication de prototypes, de séries pilotes ou de petites séries. L'avantage de ce procédé de fabrication réside indubitablement en ce que d'éventuelles corrections ou transformations peuvent être effectuées sans grandes dépenses. La simplicité d'exécution du procédé suivant l'invention peut être illustrée par les deux faits suivants 11 pour éviter que par négligence un mélange de liants ne durcisse pas du tout, une quantité minimale de l'accélérateur est déjà incorporée par le fournisseur. 2) pour éviter d'éventuels mélanges erronés, l'un des composants est coloré en bleu alors que l'autre composant est coloré en jaune. Ainsi, en se référant à la couleur, on peut déjà constater si une erreur a été commise, c'est-à-dire que dans le cas où un mélange présente un aspect purement bleu le composant jaune est manifestement complètement absent, car en cas de mélange des deux composants le résultat final doit obligatoirement être vert. En se référant à la couleur, on peut également suivre visuellement l'évolution du processus de durcissement, car au commencement de ce processus, la couleur change d'un vert foncé en une nuance vert clair. La résine phénolique peut être incorporée avec une telle facilité dans le mélange de liants qu'il n'est pas nécessaire d'avoir recours à une balance et qu'il suffit d'utiliser simplement des verres gradués. En outre. on peut, par un mélange préalable, tout simplement ajouter une quantité suffisante de chaque composant pour obtenir une couleur verte. Le durcissement est alors déjà assuré.Un mélange impeccable peut être obtenu en mélangeant la résine phénolique et le polyisocyanate l'un avec l'autre en agitant au moyen d'une perceuse, en ajoutant la matière de charge désirée. il n'est cependant pas du tout nécessaire d'utiliser une perceuse, car un mélange correct peut également être obtenu par un simple brassage manuel au moyen d'une baguette en bois ; à cet égard il faut veiller à ce que la durée de conservation ne soit pas déjà dépassée lors du brassage. Exemple Dans une fonderie ont été fabriqués des moules pour environ 200 petites pièces coulées. Malheureusement, la boite à noyaux n'était pas aussitôt disponible. Au lieu de chercher cette. dernière, il a d'abord été réalisée une nouvelle boite à noyaux. Comme les armatures intérieures des noyaux étaient disponibles, la fabrication d'une nouvelle boite à noyaux comportant de petits noyaux neufs a duré environ une demi-heure, le coût de la matière utilisée étant de l'ordre de 25 à 30 F. Après la coulée de la boite à noyaux, celle-ci a déjà été utilisée au bout de 40 minutes sur la machine à tirer les noyaux et deux heures plus tard,- les pièces étaient coulées. Cet exemple montre d'une manière impressionnante la rapidité de ce procédé. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de modèles et d'équipements de moulage permanents, caractérisé en ce qu'une composition liquide de liants formée de résine phénolique et de polyisocyanate est mélangée avec une matière de charge et est mise en contact avec un accélérateur. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un composé de pyridine est utilisé en tant qu'accélérateur. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2. caractérisé en ce que la matière de charge utilisée est du gypse. du schiste en poudre, de la poussière de roulements à billes, du sable, de la poudre métallique, de la grenaille d'aluminium, du sable quartzeux, de l'argile boursouflée, des fibres de verre ou du bois. 4. Utilisation du procédé suivant la revendication 1 pour la fabrication de boites à noyaux, de plaques-modèles et de modèles. 5. Utilisation du procédé suivant la revendication 1 pour la fabrication de moules d'injection et de pièces moulées par injection. 6. Utilisation du procédé suivant la revendication 1 pour la fabrication de calibres et d'autres instruments ou outils de fabrication. 7. Utilisation du procédé suivant la revendication 1 pour la fabrication de pièces coulées diélectriques. 8. Utilisation du procédé suivant la revendication 1 dans les ateliers de modelage. 9. Utilisation du procédé suivant la revendication 1 pour la fabrication de pièces moulées renforcées par des fibres de verre.