Brevet FR2449518A1 — publié le 19800919

La présente invention est relative à un moule et à un procédé nouveaux pour la fabrication d'objets moulés en matière plastique expansée et notamment en polystyrène expansé. Les procédés classiques de moulage d'objets en polystyrène expansé par chauffage à la vapeur d'eau utilisent des moules qui sont généralement en aluminium ou en alliage d'aluminium, d'un poids de l'ordre de 70 à 200 kg et présentent trois sortes d'inconvénients a) la vapeur nécessaire pendant le chauffage et l'expansion du polystyrène est en contact avec la totalité du moule, qu'elle chauffe donc en entier, provoquant ainsi une déperdition consirable de calories : en effet, un moule classique de 80 kg, par exemple, a une empreinte - c'est-à-dire la partie du moule qui est effectivement en contact avec la matière plastique - dont le poids est environ de 7 kg ; or, non seulement l'on chauffe inutilement toute la masse du moule, gaspillant ainsi 95 % de calories, mais également, lors de l'étape ultérieure de refroidisserment, il est nécessaire de refroidir la totalité du moule qui a été précédemment inutilement chauffé dans son ensemble, d'ou une dépense c o n s i d é r a b 1 e e n f r i a o r i e s b) le cycle de fabrication est relativement long : la durée du chauffage de la totalité du moule et de son refroidissement limitent considérablement le nombre de cycles de fabrication qu'on pourrait effectuer avec un moule en 24 heures. c) les objets moulés sont obtenus à l'état humide : la nécessité de procéder au refroidissement par des quantités d'eau relativement importantes rend particulièrement difficile le séchage des objets moulés obtenus. Aussi, la présente invention s'est-elle donné pour but de pourvoir à un moule perfectionne qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les moules visant au même but antérieurement connus, notamment :- en ce qu'il est économique et d'un maniement facile ; - en ce que son rendement calorifique est de beaucoup supérieur à celui des moules de l'Art antérieur ; - en ce qu'il permet d'obtenir des objets moulés dont l'humidité résiduelle est au maximum égale à 7 % et peut facilement être abaissée au-dessous de ce chiffre ; - et en ce que le cycle de fabrication est de brève durée, permettant ainsi une rentabilisation optimale des installations de moulage. La présente invention a pour objet un moule pour la fabrication d'objets en matière plastique expansée, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : - au moins une empreinte métallique en alliage de Cuivre, - un corps de moule en matériau isolant et léger, - une chambre d'admission de vapeur (espace situé entre les parois isolantes extérieures du moule et l'empreinte), dont les dimensions sont sensiblement celles de l'empreinte, - un ou plusieurs injecteurs de la matière plastique, - au moins une arrivée de fluides (vapeur, eau, air comprimé), - une installation de vide , - un collecteur de sortie de fluide. Cette nouvelle conception du moule, à savoir : - empreinte en un matériau très bon conducteur de chaleur, tout en présentant une excellente résistance mécanique, - corps du moule de dimensions réduites et en matériau isolant et chambre de vapeur de dimensions très réduites, permet une économie d'énergie de l'ordre de 300 à 400 %. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'objet de la présente invention, l'alliage de cuivre dont est constituée l'empreinte- est un alliage Cuivre-Beryllium-Titane, qui comprend 95,5% environ de cuivre, 3,5 % environ de beryllium et 1 % environ de titane. Suivant un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, l'alliage de cuivre dont est constituée l'empreinte est un alliage Cuivre-Nickel qui comprend 98 % environ de cuivre et2 2 % environ de nickel. Suivant un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, l'empreinte métallique présente une épaisseur comprise entre 2 et 6 mm environ. Suivant un autre mode de réalisation de l'objet de l'in vention, l'empreinte comporte une pluralité de perforations et/ou de buses de diamètre d'ouverture compris entre 0,4 et 12 rrrn environ. Selon encore un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention, le corps du moule est étayé, sur une partie ou sur la totalité de sa surface, par un support de maintien métallique. Selon un autre mode de réalisation de l'objet de l'inven tion, l'arrivée des fluides (vapeur, eau, air comprimé) et du vide, est assurée par une tuyauterie unique. Selon un autre mode de réalisation de l'objet de l'inven tion, l'arrivée des fluides (vapeur, eau, air comprimé) et du vide est réalisée en une pluralité de points du moule. Suivant un autre mode de réalisation de l'objet de l'invention, le moule comporte une pluralité d'empreintes. La présente invention est également relative à un procédé de fabrication d'objets moulés en matière plastique expansée à l'aide du moule conforme à l'invention, lequel procédé est caractérisé en ce que le séchage des objets moulés est effectué préalablement au démoulage, en deux étapes, à savoir : au cours d'une première étape à l'aide d'air comprimé et, au cours d'une deuxième étape, sous vide. Grâce à ce séchage par dépression, les objets moulés voient leur taux d'humidité descendre au-dessous de 10 % d'humidité résiduelle, contre 20 à 30 % dans les procédés classiques. Suivant un mode de réalisation avantageux du procédé objet de la présente invention, le sens d'introduction de l'air de séchage est inversé : arrivée par le collecteur, sortie par l'arrivée. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. La présente invention vise plus particulièrement les moules et procédés nouveaux pour la fabrication d'objets moulés en matières plastiques expansées, conformes aux dispositions qui précèdent, ainsi que les moyens propres à la mise en oeuvre de ces procédés et à la réalisation de ces moules, et les procédés d'ensemble ainsi que les channes de fabrication dans lesquels sont inclus les procédés et les moules conformes à la présente invention. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère au dessin dans lequel - la Figure unique est une vue schématique en coupe d'un mode de réalisation d'un moule conforme à l'invention associé à une installation de moulage. Il doit être bien entendu, toutefois, que cet exemple représenté au dessin est donné uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, mais n'en constitue en aucune manière une limitation. Le moule conforme à la présente invention représenté au dessin, permet d'économiser des quantités importantes d'énergie, tout en raccourcissant la durée des cycles de fabrication et en fournissant des objets moulés bien plus secs que les dispositifs de l'Art antérieur. L'installation de moulage représentée au dessin comporte un bâti porte-moule 1 dont la partie de droite la, par exemple, est fixe et dont la partie de gauche lb est mobile. Ce bâti porte-moule renferme le moule proprement dit qui se compose : d'un corps de moule 2 en matériau isolant, par exemple, mais non limitativement, en résine époxy chargée de structure massive ; de deux empreintes 4, respectivement mâle et femelle, en alliage Cu-Be-Ti, comportant des buses d'admission de vapeur 5 ; - d'un support 3 de maintien du corps du moule, en barres métalliques - d'une chambre d'admission de vapeur 8 ; - d'un injecteur 7 pour l'introduction de la matière plastique 9 entre les deux empreintes 4 mâle et femelle ; - d'une tuyauterie d'admission des fluides (air comprimé 10, eau de refroidissement 11, vapeur 12) et d'un raccordement avec une installation de vide 13 ; - d'un collecteur 6 qui recueille les fluides et qui se trouve en position basse pour récupérer les condensats de vapeur et éventuellement l'eau de refroidissement. L'implantation des différentes arrivées des fluides dépend essentiellement du relief et des dimensions de la pièce à mouler. Ainsi, par exemple, pour obtenir une botte en polystyrène expansé 9, de dimensions extérieures 250 mm x 250 mm x 100 mm et d'épaisseur égale à 20 mm, dont le poids total est d'environ 60 g, on choisira un moule dont l'empreinte 4 est en alliage cuivre 95,5 %, beryllium 3,5 %, titane 1 %, dont l'épaisseur est de 4 mm, qui peut résister à une traction de l'ordre de 55-60 kg/mm2, dont les dimensions sont les suivantes - partie fixe la : 265 mm x 265 mm x 106 mm - partie mobile lb : 222 mm x 222 mm x 85 mm (ceci pour tenir compte du retrait, soit environ 60/oo du polystyrène expansé), et dont la chambre de vapeur 8 aura les dimensions suivantes - partie fixe la : 279 mm x 279 mm x 107 mm - partie mobile lb : 279 mm x 279 mm x 3 mm Après l'introduction des perles de polystyrène (densité d'environ 0,021) par l'injecteur 7, on admet la vapeur par l'arrivée de vapeur 12. La pression de la vapeur, au début d'admission, est de 1 kg, pour atteindre, en fin d'admission, c' est-à-dire au bout de 10 secondes, la pression de 1,6 kg. L'expansion terminée, on procède au refroidissement en introduisant l'air comprimé par l'arrivée 10. La pression à l'arrivée d'air est de 6 bars ; la pression à la sortie (au collecteur 6) est égale à la pression atmosphérique. La durée de l'opération est de 25 secondes. On sèche ensuite la pièce moulée en la soumettant à un vide, qui arrive par la canalisation 13, de 150 mm de Hg pendant 15 secondes. L'humidité résiduelle de la pièce obtenue est de 6,8 %. La consommation horaire de vapeur est de 42 kg, soit environ 3 kg de fuel lourd, si l'on compte 14 kg de vapeur pour 1 kg environ de fuel lourd, soit encore 3 kg de fuel lourd pour 4,32 kg de polystyrène expansé (PSE) transformé, c'est-à-dire 0,7 kg de vapeur par kg de PSE. Les installations de l'Art antérieur les plus performantes dépensent 1,8 kg à 2 kg de vapeur par Kg de PSE, ce qui permet d'évaluer l'économie réalisée avec l'installation conforme à la présente invention, à 65 % environ. Dans le cas du moulage d'objets plus épais, le refroidissement à l'air peut être précédé d'un refroidissement à l'eau (arrivant par la canalisation 11), de même que le vide peut être plus poussé si l'on désire obtenir des pièces plus sèches. Il résulte de la description qui précède que, quels que soient les modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application adoptés, l'on obtient des moules pour la fabrication des objets moulés en matière plastique expansée qui possèdent, en plus des avantages mentionnés dans ce qui précède, d'autres avantages encore au nombre desquels on peut citer, notamment l'avantage représenté par un prix de revient relativement faible des moules conformes à l'invention et la possibilité que donnent ces derniers de fournir des pièces particulièrement sèches, et l'avantage représenté par le fait que ces moules peuvent être adoptés aussi bien pour la réalisation de pièces minces que pour la réalisation de pièces épaisses et à relief tourmenté. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 10. Moule pour la fabrication d'objets en matière plastique expansée, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison - au moins une empreinte métallique en alliage de cuivre ; - un corps de moule en matériau isolant et léger ; - une chambre d'admission de vapeur (espace situé entre les parois isolantes extérieures du moule et l'empreinte) dont les dimensions sont sensiblement celles de l'empreinte ; - un ou plusieurs injecteurs de la matière plastique ; - au moins une arrivée de fluides (vapeur, eau, air comprimé) ; - u n e i n s t a I i a t i o n de vide ; - un collecteur de sortie de fluides. 20. Moule selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage de cuivre dont est constituée l'empreinte est un alliage cuivre-beryllium-titane, qui comprend 95,5% environ de cuivre, 3,5 % environ de beryllium et 1 % environ de titane. 30. Moule selon selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage de cuivre dont est constituée l'empreinte est un alliage cuivre-nickel qui comprend 98 % environ de cuivre et 2 % environ de nickel. 40. Moule selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'empreinte métallique présente une épaisseur comprise entre 2 et 6 mm environ. 50. Moule selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'empreinte comporte une pluralité de perforations et/ou de buses de diamètre d'ouverture compris entre 0,4 et 12 mm environ. 60. Moule selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le corps du moule est étayé, sur une partie ou sur la totalité de sa surface, par un support de maintien métallique. 70. Moule selon la Revendicaton 1, caractérisé en ce que l'arrivée des fluides (vapeur, eau, air comprimé) et du vide est assurée par une tuyauterie unique. 80. Moule selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'arrivée des fluides (vapeur, eau, air comprimé) et du vide est réalisée en une pluralité de points du moule. 90. Moule selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moule comporte une pluralité d'empreintes. 100. Procédé de fabrication d'objets en matière plastique expansée à l'aide d'un moule selon l'une quelconque des Revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le séchage des objets moulés est effectué,préalablement au démoulage, en deux étapes, à savoir au cours d'une première étape à l'aide d'air comprimé et, au cours d'une deuxième étape, sous vide. 110. Procédé selon la Revendication 10, caractérisé en ce que le sens d'introduction de l'air de séchage est inversé: arrivée par le collecteur, sortie par l'arrivée.