Brevet FR2441473A1 — publié le 19800613

invention La présente/a trait au domaine de la fabrication d'objets moulés en matière plastique par chauffage haute frequence sous pression de poudre plastique disposée dans un moule creux muni d'un relief correspondant aux dessins a obtenir sur lesdits objets. Elle concerne plus particulièrement un nouveau procédé de réalisation d'un tel moule, permettant de mieux répartir le champ haute fréquence et d'accélérer le refroidissement des pièces moulées après chauffage. Elle a également pour objets les moules obtenus par ledit procédé et leur application a la production d'objets moulés de tous types, comme par exemple des semelles de chaussures, des articles de maroquinerie ou autres produits. Il est maintenant bien connu d'obtenir divers objets moulés, par exemple des parties constitutives de tiges et empeignes pour chaussures ou des articles de maroquinerie, par remplissage l'aide d'une matière plastique, telle que chlorure de polyvinyle ou poudre ou sous forme de plastisol, des parties creuses d'un moule constituant les négatifs du dessin a reproduire puis, après éventuelle application sur le moule d'un matériau qui constituera la doublure, par chauffage haute fréquence (H.F.) sous pression de l'ensemble sandwich, après quoi un refroidissement permet d'obtenir un démoulage instantané de l'objet conformé en matière plastique. Une telle technique, avec ses diverses variantes, ainsi que les appareillages appropriés ont déja été décrits dans une série de brevets d'invention de la Société demanderesse. On sait qu'en soumettant un matériau diélectrique, par exemple une matière plastique macromoléculaire, a des courants dont les fréquences correspondent a la résonance moléculaire du matériau en cause, on obtient un échauffement du aux pertes diélectr i- ques. Par exemple, dans la technique susvisée, on soumet généralement de la poudre de ah'lorgne de polyvinyle (PVC) a des fréquences d'environ 27 mégacycles ou plus, sous pression, dans des moules en élastomère de silicone, pour obtenir en moins de une minute des objets conformés correspondant aux dessins du moule.Ce dernier est en pratique confectionné a partir d'un mélange de silicone avec une poudre métallique, telle que de l'aluminium, de façon a assurer une meilleure répartition du champ HF et permettre un meilleur refroidissement du PVC moulé. Dans ce chauffage HF par pertes diélectriques, la chaleur prend naissance au sein même du matériau a chauffer et, plus te volume de matière chauffer est important, plus le dégagement des calories se fera rapidement. Par exemple, une surface de PVC de 1000 cm2 et d'une épaisseur de 5 mm sera chauffée a 1800C en un temps de 20 secondes alors que la même surface de PVC avec une épaisseur de 0,5 mm seulement demandera un temps de chauffage nettement supérieur, parfois jusqu'a 30 secondes ; ceci pour une même puissance appliquée de H.F. Malgré cette capacité de chauffage rapide d'objets d'assez grand volume, la haute fréquence a été peu utilisée pour le moulage d'articles de forte épaisseur du fait, notamment, que l'on n'a pas proposé jusqu'ici de moules aptes être mis en oeuvre dans des conditions techniques et financières satisfaisantes. L'invention a pour but de remédier à cette carence et de proposer une nouvelle conception de moule permettant en particulier d'une part d'obtenir une répartition uniforme du champ de haute fréquence selon tous les contours de la pièce a mouler, quelle que soit la forme et les dimensions de cette dernière et, d'autre part, d'assurer un refroidissement rapide de cette pièce après son chauffage. Le nouveau moule selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend a) une partie inférieure constituée par une structure externe métallique comportant au moins un emplacement représentant en creux la configuration générale d'un objet a reproduire et renfermant à l'intérieur - dans la zone entourant ledit emplacement, une première couche relativement épaisse de matière plastique à faibles pertes diélectriques, chargée à au moins 80 % de poudre métallique puis une deuxième couche mince de ladite matière plastique pure exempte de charge - a l'extérieur de ladite zone et remplissant tout le volume restant disponible, un matériau isolant pour la haute fréquence ; - au fond dudit emplacement, la moitié inférieure de la maquette ou contre-moule de l'objet à mouler ;; b) une partie supérieure constituée par une plaque metallique comportant la moitié supérieure de la maquette ou contremoule de l'objet a mouler, consistant en ladite matière plastique avec au moins 20 % de charge métallique ; cette partie supérieure, après insertion du matériau destiné à la fabrication de l'objet a mouler dans les interstices et creux de ladite moitié inférieure de maquette, étant positionnée à l'aide de goujons sur la partie inférieure du moule puis soumise a l'action du courant-haute-fre- quence. L'invention a également pour objet un procédé de confection du moule susvisé, selon la combinaison des étapes suivantes - pose d'une maquette correspondant à l'objet à mouler sur une plaque métallique mince, ajourée sur sa face intérieure ; - enrobage de la maquette par une cire a modeler ; -positionnement autour de cette forme d'un cadre en un ma tériau isolant pour la haute fréquence ; - coulée, dans l'espace libre entre la maquette recouverte de cire et le cadre, d'une matière plastique à faibles pertes diélectriques chargée à au moins 80 % de poudre métallique ;; - après prise de la matière plastique, démoulage de celleci, enlèvement de la cire puis coulée sous pression, grâce à des ouvertures aménagées sur le cadre ou la plaque métallique, de résine de matière plastique à faibles pertes diélectriques pure et donc exempte de charges, ladite résine comblant l'espace libre laissé lors de l'extraction de la cire ; - repositionnement de la maquette dans le moule pour obtenir le contre-moule par projection d'un vernis d'isolation puis coulée de la résine de matière plastique précitée avec au moins 20 % de poudre métallique ; - mise en place, au-dessus de ce contre-moule d'une plaque métallique de rigidification pour constituer ladite partie superieure du moule. En pratique, bien que d'autres matériaux puissent être utilises dans le cadre de l'invention, il a été trouvé commode et particulièrement avantageux de mettre en oeuvre : comme éléments métalliques, des plaques en aluminium ou alliages d'Al ; comme matière plastique à faibles pertes diélectriques une résine de silicose utilisée selon les phases précitées du procédé : soit pure soit chargée avec de la poudre d'aluminium (par exemple à 80120 % pour ladite première couche et 20-30 X pour la couche constituant la moitié supérieure de ladite maquette) ; comme matériau isolant une polyoléfine telle que par exemple du polypropylène ; et, comme vernis d'isolation un vernis acrylique ou autre produit équivalent. L'invention sera mieux comprise par la description, titre illustratif, d'un mode de réalisation non limitatif par référence aux dessins annexés qui représentent Figure 1 : une vue en coupe, au niveau d'un emplacement creux d'un objet a mouler, des principaux éléments constitutifs d'un moule selon l'invention ; Figure 2 :une vue latérale en coupe de ce même moule montrant la totalité d'un emplacement destiné à la rGalisa- tion de l'objet moule. On a choisi à titre d'exemple la fabrication d'un moule destiné à la production, par chauffage haute fréquence, de semelles de chaussures, un tel moule pouvant comporter deux emplacements en creux pour la production, en une seule opération, des deux semelles d'une paire de chaussures. Il est bien évident cependant que la même structure sera utilisée dans le cas de formes et de contours différents pour la production d'objets moulés les plus variés. Comme on peut le voir sur la figure 1, un moule selon l'invention est constitue en deux parties l et 2, la partie supérieure 1 pouvant se plaquer sur la partie inférieure 2 par introduction des goujons 3 dans les cavités 4. Le haut 1 du moule comporte une plaque d'aluminium 5 sur laquelle est fixée la moitié supérieure 6 de la maquette ou contre-moule de l'objet à mouler. Les éléments 6 sont constitués par une caoutchouc de silicone (obtenu de façon bien connue à partir de Silastne et d'un catalyseur) chargé par 20 à 30 X en poids de poudre métallique telle que par exemple de l'aluminium La partie inférieure 2 du moule est réalisée dans une carapace extérieure 7 en aluminium ménageant les emplacements en creux 8 destinés au logement des portions de maquettes et de la matière pour l'objet à mouler. Ces emplacements comportent : une zone 9 en silicone pur, exempt de charges, qui entoure le dessin de la portion 10 de maquette ; puis une couche 11 de caoutchouc de silicone chargé a 80-120 % de poudre d'aluminium, l'ensemble étant noyé dans un cadre isolant 12, par exemple en résine de polypropymène.La matière destinée à la confection de l'objet moule,par exemple un plastisol, de la poudre ou encore des granulés dechlo- rure de polyvinyle - est introduite dans l'espace 13 aménagé entre les deux parties 6-10 du contre-moule. pour fabriquer un tel moule, on dépose une maquette correspondant a l'objet à mouler sur une plaque mince en aluminium 7 de préférence ajourée a l'intérieur et servant ainsi de plan de joint précis. On enrobe ensuite la maquette a l'aide de cire molle puis on positionne autour de la forme un cadre en matière isolante 12. On coule alors, dans l'espace libre entre la maquette et le cadre un mélange 11 de silicone et de poudre d'alumunium (par exemple 80-90 % en poids d'Al) puis, après prise à froid de ce mélange, on le démoule, on retire la cire et l'on injecte sous légère pression (par exemple 2 a 3 kg/cm2), grâce à des ouvertures ménagées sur le cadre 12, une résine caoutchouteuse pure de silicone 9, exempt de charges, laquelle sert à combler le volume laisse par la cire.On reproduit ainsi fidèlement les reliefs et les contours de la maquette. Puis on repositionne la maquette pour tirer la partie inverse 6 du moule en passant un vernis isolant, par exemple au pistolet, et en faisant couler un me- lange de caoutchouc de silicone avec 20 à 30 % de poudre d'aluminium. Après prise de ce mélange, on met en place par dessus une plaque d'aluminium 5 de deux à trois millimètres d'épaisseur qui sert à rigidifier le contre-moule 6. Pour l'opération de moulage, la haute fre- quence est amenée sur la partie supérieure 1 du moule selon les flèches 14 ;elle échauffe la matière 13 et se repartit uniformé- ment dans toutes les directions sur les contours de la maquette du fait que la couche 11, qui épouse la forme de l'objet a mouler, se comporte comme une masse. La membrane 9 en silicone pur permet l'échauffement de la matière et joue le rôle d'écran calorifique. Par ailleurs, le refroidissement ultérieur de l'objet est très rapide car la membrane 9 est mince (épaisseur 2 à 3mm environ) et jouxte immédiatement une masse fortement chargée en aluminium (couche 11). En pratique, les moules selon l'invention peuvent avantageusement être mis en oeuvre dans les appareils fonctionnant selon le principe du plateau tourhant (ou " carroussel ") avec une série de presses a chauffage et refroidissement au sein desquelles est disposé chaque moule, par exemple selon l'installation décrite dans le brevet français n075.27466 de la Demanderesse. Grâce à la nouvelle technique précitez, on peut fabriquer des moules dont le coût est considérablement moins Eleve (jusqu'a 10 fois ou plus) que celui des moules traditionnels à injection. Par ailleurs, on réalise de substantielles économies d'énergie lors du moulage du fait que le chauffage de la matière a mouler est quasi-instantane. D'autres avantages sont encore procures par l'invention : par exemple il devient possible d'obtenir, à partir du chlorure de polyvinyle (PVC) ou autre matière plastique, des pièces expansées comportant une peau superficielle dé corée ou non, qui est particulièrement appréciée dans de nombreuses applications comme par exemple les articles d'ameublement, les garnitures automobiles ou autres objets. L'obtention d'une telle peau est particulièrement appréciable lorsqu'on utilise comme mate~ riau de moulage du PVC ou analogue car on sait que pour parvenir a ce résultat dans les autres techniques. de moulage, par exemple par injection, il faut mettre en oeuvre des matières plastiques spécia- les et généralement plus coûteuses comme par exemple des polyuré- thannes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode diexécutfon susdecrit et s'étend a tous les moyens équivalents et aux applications les plus diverses. REVENDICATIONS 1. Moule pour la fabrication d'objets conformés en matière plastique par chauffage de cette dernière sous haute fre- quence, caractérisé en ce qu'il comprend a) une partie inférieure constituée par une structure externe métallique comportant au moins un emplacement représentant un creux la configuration générale d'un objet a reproduire et renfermant a l'intérieur - dans la zone entourant ledit emplacement : une première couche relativement épaisse de matière plastique a faibles pertes diélectriques, chargé à au moins 80 % de poudre métallique puis une deuxième couche mince de ladite matière plastique pure exempte de charge ; - à l'extérieur de ladite zone et remplissant tout le volume restant disponible, un matériau isolant pour la haute fréquence; - au fond dudit emplacement, la moitie inférieure de la maquette ou contre-moule de l'objet a mouler ; b) une partie supérieure constituée par une plaque métalli- que comportant la moitie supérieure de la maquette on contre-moule de l'objet a mouler consistant en ladite matière plastique avec au moins 20 % de charge métallique ; cette partie supérieure, après insertion du matériau destiné à la fabrication de l'objet a mouler dans les interstices et creux de ladite moitié inférieure de maquette, étant positionnée à l'aide de goujons sur la partie inférieure du moule puissoumise à l'action du courant haute-fréquence. 2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ses éléments métalliques sont en aluminium, alors que la matière plastique desdites couches est en silicone, la charge métallique étant de la poudre d'aluminium, et que le matériau isolant est constitué par une polyoléfine comme du polypropylène. 3. Moule selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracterise en ce que la première couche de matière plastique en silicone renferme 80 à 120 % de poudre d'aluminum alors que la couche de matière plastique, également en-silicone, qui fait partie de la partie supérieure du moule, content 20 a 30 X de poudre d'aluminium. 4. Procédé de fabrication d'un moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre la succes sion des étapes suivantes : - pose d'une maquette correspondant à l'objet a mouler sur une plaque métallique mince, ajourée sur sa face intérieure - enrobage de la maquette parXune cire à modeler - positionnement autour de cette forme d'un cadre en matériau isolant pour la haute fréquence ;; - coulée, dans l'espace libre entre la maquette recouverte de cire et le cadre, d'une matière plastique à faibles pertes diélectriques chargée a au moins 80 % de poudre métallique - après prise de la matière plastique, démoulage de celle-ci, enlèvement de la cire puis coulée sous pression, grâce a des ouvertures ménagées sur le cadre ou Ta plaque métallique, de résine de matière plastique a faibles pertes diélectriques pure et donc exempte de charges, ladite résine comblant l'espace libre laissé lors de l'extraction de la cire ; - repositionnement de la maquette dans le moule pour obtenir le contre-moule par projection d'un vernis d'isolation puis coulée de la résine de matière plastique précitée avec au moins 20 % de poudre métallique ; - mise en place, au-dessus de ce contre-moule d'une plaque métallique de rigidification pour constituer ladite partie supérieure du moule. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que : les plaques métalliques sont en aluminium, la matière plastique est une résine de silicone, la charge métallique est de la poudre d'aluminium et le matériau isolant est une polyoléfine comme du polypropylène. 6. Application du moule selon l'une quelconque des revendications 1 a 3 et du procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 a la réalisation d'objets moulés de toute configuration par chauffage sous haute fréquence a partir de matières plastiques sous forme de poudre, de granulés ou plastisol. 7. Applicationd Xefi ne la revendication 6, caractérisée en ce que la matière plastique est constituée par du chlorure de polyvinyle. /du moule Zdu moule 8. Applicatio#selon l'une quelconque des revendica- tions 6 ou7, caractérisée en ce que les objets moulés sont constitués par des semelles de chaussures.