Brevet FR2464811A1 — publié le 19810320

1.- l'invention concerne un moule métallique en deux parties pour la fabrication de structures moulées à partir de granulés de matière plastique pré-expansée, notamment de la mousse de polystyrène susceptible d'être expansé, qui est par exemple fabriqué par la Badischen Anilin-und Sodafabrik AG, sous forme de perles, et est commercialisé sous l'appellation déposée de "Styropor". Dans les dernières décades on a connu toute une série de procédés et de dispositifs pour la fabrication de struc- tures moulées à partir de mousse de polystyrène susceptible d'être expansé (EPS), dans lesquelles le granulé de matière plastique pré- expansée était plus complètement expansé puis fritté dans un moule avec apport de chaleur. Dans ces procédés connus,, le moule n'était chauffé qu'à partir de l'extérieur, ce qui n'est toutefois judicieuse- ment possible que pour des structures moulées très minces, ou bien alors on mettait en oeuvre des moules munis de trous ou de fentes à travers lesquels la vapeur d'eau ou bien l'eau chau- de servant à l'échauffement, pouvait pénétrer dans le moule en- tre les granulés, sans que le granulé de matière plastique pré- expansé puisse passer à travers ces trous ou ces fentes, En outre, on a connu des procédés et des dispositifs du type ini- tialement mentionné, dans lesquels avant l'introduction du gra- nulé de matière plastique pré-expansée, le vide était fait dans le moule qui était préchauffé de l'extérieur, sans que le fluide chauffant nécessaire à cet effet, puisse pénétrer dans le moule. Pendant ou après l'introduction des granulés dans le moule, une faible quantité de vapeur est introduite. le moule étant à nou- veau mis sous vide pendant la totalité du temps de remplissage. Le moule comporte également dans ce cas des trous ou bien des fentes qui débouchent toutefois dans des canalisations spéciales de vide ou de vapeur. On connaît en outre des moules qui comportent der- rière les parois du moule proprement dites, des chambres de chauffage et de refroidissement, mais qui revêtent des dimen- sions relativement importantes et qui présentent en conséquence l'inconvénient que l'échange du fluide chauffant contre le fluide de refroidissement et vice-versa, non seulement demande un temps relativement important, mais entra ne également des pertes dé- nergie considérables. 2.- Pour tous les procédés ou les moules précités, on met de façon classique en oeuvre, des moules en aluminium, qui sont, soit moulés et ensuite finis 4éeaniquement- au bien qui sont réalisés par usinage purement mécanique à partir d'un bloc approprié. Les épaisseurs de parois de ces moules se si- tuent, du fait des techniques de réalisation, entre 8 et 14 mm, les trous ou les fentes nécessaires étant ultérieurement percés ou fraisés dans les parois aux emplacements appropriés. Abstraction faite de ce que les techniques de fabri- cation utilisées jusqu'à maintenant, notamment du fait du com- plément d'usinage mécanique nécessaire, sont relativement cod- teuses et n'aboutissent pas à des moules absolument identiques, on obtient forcémentpar usinage mécanique, des surfaces rela- tivement rugueuses qui donnent un mauvais démoulage. En outre, les épaisseurs de parois de 8 à 14 mm imposées par la technique de réalisation, se sont avérées défavorables du fait de la très mauvaise conductibilité thermique qu'elles entraînent. De plus, de tels moules en aluminium se corrodent fortement sous l'in- fluence permanente de l'eau et de la vapeur, si bien qu'ils doi- vent être fréquemment réusinés. Le but de l'invention est en conséquence de créer des moules pour la fabrication de structures moulées à partir de granulés de matière plastique pré-expansée, notamment à par- tir de mousse de polystyrène susceptible d'être expansé, moule ne comportant pas les inconvénients décrits ci-dessus, et qui soit relativement léger et susceptible d'être réalisé de façon à pouvoir être reproduit avec précision, et qui comporte des surfaces lisses non oxydables, et une conductibilité thermique améliorée, les trous et/ou les fentes pouvant être ménagés lors même de la réalisation du moule, et les volumes des chambres de chauffage et de refroidissement pouvant être adaptés à toutes valeurs souhaitées, ceci étant également valable pour la chambre de répartition de vapeur. A cet effet, l'invention concerne un moule métal- lique en deux parties pour la fabrication de structures moulées à partir de granulés de matière plastique pré-expansée, notamment de la mousse de polystyrène, susceptible d'8tre expansé, moule caractérisé en ce que ses parois métalliques revêtent la forme de doubles coquilles, les parois de ces coquillesydélimitant l'espace interne donnant la forme de moulage, présentant une 3.- épaisseur maximale de 7 mm. De préférence, les moules conformes à l'invention sont réalisés par le procédé de galvanoplastie, par projection de métaux selon un procédé d'apport (par exemple par projection à la flamme) ou bien par pressage ou étirage de t8les métalliques appropriées, puis liaison des deux coquilles. Si l'on travaille d'après le procédé de galvanoplas- tie, une coquille est tout d'abord lse'paro! d'un modèle. Toutes les ouvertures débouchant sur la surface interne du moule sont masquées par de la cire. Après finition de la co- quille, la dimension de l'espace interne souhaité avec tous ses raccords, est établie par apport d'un film de cire. L'aménage- ment des ouvertures de liaison engendre une solidité interne qui est augmentée par d'autres voiles. La technique de galvanoplas- tie est connue, si bien qu'il n'est pas nécessaire de la décrire plus en détail. Les parois des coquilles délimitant l'espace interne donnant la forme de moulage, ont de préférence une-épaisseur de 2 à 3 mm, et sont constituées notamment de cuivre ou de nickel ou de leurs alliages avec d'autres métaux. Selon le métal ou l'alliage constituant le moule, il peut être avantageux de rapporter sur les surfaces du moule et notamment sur les surfaces internes du moule, une couche de protection contre l'oxydation par galvanoplastie ou bien par le procédé C.P.S., mais cette couche doit être telle qu'elle comporte par rapport à la surface du moule proprement dite, une dureté et/ou un poli encore plus grands. Cette couche de protec- Sion supplémentaire peut par exemple, dans le cas d'un moule en cuivre, être une couche de nickel ou d'argent. Avantageuse- ment, une couche de nickel sera rapportée à posteriori sur les surfaces du moule, cette couche empêchant une corrosion dans l'espace vide du moule et assurant en même temps une surface d'un poli optimal. Grâce au procédé C.F.S. tout métal peut être revê- tu par pulvérisation en champ clos. Ce procédé dit "C.F.S." (Closed Filed Sputtering-Prnabo)n -ou procédé de dépôt rap- proché par pulvérisation) est décrit par G.B. Sugden M. Sc., C. Eng., M.I. E.E., The General Engineering Co. (Radcliffe) Ltd., dans le périodique "'Technik und Anlagen". Pour augmenter la stabilité des doubles coquilles, du moule, on peut, en dehors des raccords qui traversent les doubles coquilles, rapporter en supplément entre les parois des coquilles, des voiles ou d'autres liaisons agissant comme rai- disseurs. De façon particulièrement avantageuse, on peut en- visager conformément à l'invention, que lors même de la réalisa- tion des moules, par exemple par galvanoplastie, on puisse mé- nager les différents trous ou fentes servant soit à l'évacuation, soit à l'amenée du fluide chauffant, qui peut être de la vapeur d'eau, ou bien un gaz inerte chaud. L'invention va être maintenant décrite plus en dé- tail en se référant à un exemple de réalisation représenté sché- matiquement en coupe transversale sur la figure unique ci-jointe avec ses annexes correspondantes connues, et le dispositif de remplissage. Sur cette figure, les références ont les significa- tions suivantes: 1 = le moule, 2 = entrée de vapeur vers la chambre à vapeur perforée, 3 = entrée du fluide de chauffage et de refroidis- sement, 4 = buse d'aspiration pour le vide, = perçages fins pour le traitement à la vapeurs, 6 = amenée de vapeur au dispositif de remplissage, 7 = raccords pour les canalisations de vide, 8 = dispositif de remplissage, 9 = sortie du fluide de chauffage et de refroidis- sement, = cadres, 11 = espace interne donnant la forme de moulage, 12 = chambre de répartition de vapeur, 13 = chambre de chauffage et de refroidissement, 14 = parois de coquilles = parois de coquilles 16 = parois de coquilles 17 = parois de coquilles 18 = orifice de remplissage. Comme le principe de fonctionnement des moules conformes à l'invention, correspond à celui des moules connus en aluminium, il n'est pas nécessaire dans le cas présent de décrire en détail le procédé. 4.- Il est avantageux que grâce à l'invention et compte tenu du moule à doubles coquilles: a) l'épaisseur des coquilles puisse se situer de préférence entre 2 et 3 mm et que du cuivre puisse par exemple être mis en oeu- vre à la place d'aluminium, grâce à quoi on obtient une con- ductibilité thermique plus élevée, E qu'ainsi une température plus élevée puisse être transmise en un temps court, ce qui permet d'obtenir des cycles plus courts, b) Les espaces de travail en arrière des différentes parois don- nant la forme de moulage, peuvent 8tre maintenus à des di- fensions très faibles, du fait de la réalisation des parois du moule sous la forme d'une coquille double, grâce à quoi on obtient que le fluide chauffant et le fluide de refroidisse- ment puissent se remplacer beaucoup plus rapidement et en ou- tre avec des pertes caloriques réduites. c) lors mAme de la réalisation du moule, les trous pour le vide et la vapeur ainsi que les voiles de raidissement et d'autres incorporations, peuvent être simultanément réalisés. d) On obtient pour les fluides de chauffage et de refroidisse- ment ou bien pour la vapeur, des chambres absolument résistan- tes à la pression, car ces chambres sont quasiment constituées d'une seule pièce, e) La surface du moule est lisse et elle peut Otre protégée par un autre revêtement contre l'oxydation ou bien durcie ou bien lissée, grâce à quoi, entre autres, un meilleur démoulage du produit est possible et les structures moulées produites avec le moule conforme à l'invention, présentent une qualité de surface meilleure en ce qui concerne le poli et éventuellement la dureté. La possibilité d'obtenir une surface plus dure de la structure moulée, doit être rapportée à la possibilité de transmettre du moule à la structure moulée des températures plus élevées. L'invention va 8tre expliquée ci-dessous à l'aide d'un exemple, sans que cet exemple ait un caractère limitatif: EXEMPLE - Le moule 1 est constitué deun espace interne 11 don- nant la forme de moulage, de la chambre de rëpartitition de va- peur 12 et de la chambre de chauffage et de refroidissement 13. L'espace interne 11 ainsi que la chambre de répartition de va- peur 12 et la chambre de chauffage et de refroidissement 13, sont -- constitués par des parois de coquilles 14, 159 16, et 17, réa- lisées par galvanoplastie. En suspendant un modèle dans un bain de cuivre, on obtient, après un temps d'attente suffisant, l'é- paisseur de parois souhaitée. Tous les raccords fonctionnels sont ménagés dans cette coquille par masquage. De ces raccords fonctionnels font parties les ori- fices de remplissage 18 dans le dispositif de remplissage 8, les buses d'aspiration 4 pour le vide, les perçages fins 5 pour le traitement à la vapeur, ainsi que les deux raccords 6, 2 pour la vapeur utilisés pour le chauffage et pour le frittage. Une particularité à relever est que les perçages fins 5 pour la vapeur ne sont nécessaires que sur un seul côté du moule, tandis que l'autre côté est réalisé sous la forme d'une moitié de moule fermée, cette seconde moitié de moule pouvant également comporter des perçages fins lorsqu'on veut aspirer la vapeur à travers le matériau à expanser. Après l'achèvement de la coquille donnant la forme de moulage, un espace creux est prévu dans lequel les passages nécessaires sont aménagés. Par l'utilisation d'un matériau spécial, rapporté sur la coquille de forme et qui n'est pas attaqué par les bains galvaniques, on peut réaliser toutes formes souhaitées. Après que ce matériau ait été rapporté sur la face externe de la coquille de forme, le modèle est à nouveau suspen- du dans les bains. Après une durée de séjour suffisante dans les bains, il se constitue sur la face dorsale, selon les besoins, une autre coquille de 6 à 10 mm, et donc un espace vide derrière la paroi de coquille 15, 16, donnant à proprement parléela forme de moulage. Grâce à cette possibilité de réalisation, on obtient directement les chambres de travail minimales, correspondantes à la dimension du moule, pour la vapeur ou bien le fluide de chauffage et de refroidissement. Le remplissage du moule s'effectue en ce que, à l'aide du vide, le matériau est aspiré par l'intermédiaire du dispositif de remplissage 8, dans l'espace interne Il donnant la forme de moulage, la chambre de répartition de vapeur étant simultanément remplie de vapeur, grâce à quoi à travers les perçages 5 ménagés dans la paroi de coquille 14, de la vapeur pénètre également dans l'espace interne 11 donnant la forme de 6.- 24648 11 7.- moulage. Après le remplissage complet du moule, de l'eau est envoyée dans l'espace 13 de chauffage et de refroidissement, et ainsi la structure moulée est refroidie. Au lieu des chambres de travail importantes se trou- vant jusqu'à maintenant derrière la partie donnant la forme de moulage, il est ainsi prévu des chambres de travail très petites, si bien que la vapeur qui s'y trouve représente un minimum par rapport aux procédés connus. En outre, grâce au moule conforme à l'invention, on a la possibilité de transmettre, à travers la coquille, n'importe quelle température, cette coquille étant de son c8té constituée de façon telle qu'elle peut supporter toute pression souchaite.- Le nombre de perçages fins 5 pour le traitement à la vapeur et les raccords 7 pour le vide ainsi que les injecteurs de remplissage 8, sont adaptés à la dimension de l'espace inter- ne 11 donnant la forme de moulage. REVEND I CAT I ONS 1.- Moule métallique en deux parties pour la fabri- cation de structures moulées à partir de granulés de matière plastique pré-expansée, notamment de la mousse de polystyrène, susceptible d'être expansé, moule caractérisé en ce que ses pa- rois métalliques revêtent la forme de doubles coquilles, les parois (15, 16) de ces coquilles délimitant l'espace interne don- nant la forme de moulage, présentant une épaisseur maximale de 7 mm. 2.Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois (15, 16) des coquilles présentent une épaisseur se situant entre 2 et 3 mm. 3.- Moule selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la distance entre les parois de coquilles constituant les parois du moule (14, 15 ou bien 16, 17) peut présenter toutes valeurs appropriées au volume souhaité pour l'espace de répartition de vapeur (12) et/ou pour l'espace de chauffage et de refroidissement (13) ménagés entre les parois de coquilles. 4.- Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué de cuivre ou de - nickel ou bien de leurs alliages avec d'autres métaux. 5.- Moule selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce qu'il comporte sur ses surfaces une couche protectrice contre l'oxydation rapportée par galvanoplas- tie ou par le procédé O.P.S. 6.- Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour augmenter sa stabilité, il comporte, en plus des renforcements constitués par les canalisa- tions d'alimentation ou d'évacuation, des voiles entre les pa- rois constituant les coquilles, d'autres liaisons jouant le rôle de raidisseur et réunissant les parois entre elles pouvant être prévues à la place de ces voiles. 7.- Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est fabriqué selon le procédé de galvanoplastie, par projection de métaux, par pressage ou étira- ge de tôles métalliques appropriées, en y ajoutant éventuelle- ment la liaison et/ou le renforcement des coquilles selon le procédé de galvanoplastie. 8.-