Brevet FR2472968A1 — publié le 19810710

Procédé et appareil pour mouler des articles en résine renforcée. La présente invention concerne un procédé et un appareil pour mouler des articles en résine renforcée. Plus particulièrement, -l'invention concerne un procédé et un appareil pour obtenir, par moulage, des produits en résine renforcée dans lesquels le renfor- cement est constitué de façon générale d'un tissu et qui, selon les caractéristiques d'utilisation requises du produit, peut prendre une forme prédéterminée. L'invention a pour objet l'obtention de produits finis en résine renforcée dont les caractéristiques (en particulier la résistance aux efforts) sont uni- formes et constantes dans toutes les parties de la- structure du produit fini. Notamment, entre autres, la technologie actuelle de fabrication de récipients ou de corps ayant généra- lement des contours et des formes complexes ne permet pas d'obtenir une structure résistant à tous les ef- forts subis lors de l'emploi et en particulier aux surpressions qui peuvent se produire dans de tels cuves ou récipients. De plus, il est impossible d'obtenir des produits de contours complexes, par exemple des éléments en re- lief ou en creux. Les techniques actuelles pour fabriquer des pro- duits en résine renforcée ayant certaines dimensions sont généralement mises en oeuvre en moule ouvert, c'est-à-dire à la pression atmosphériquesi bien que parfois la résine ne pénètre pas autant qu'il est sou- haitable dans toute l'épaisseur du renforcement. Pour supprimer cet inconvénient, on fabrique les produits dans des autoclaves: dans ce cas, la production n'est pas économique et dépend de la taille des produits à obtenir, et on n'obtient pas toujours la pénétration - 2 de la résine dans le textile de renforcement en parti- culier lorsque le renforcement est très épais et/ou compact. L'invention vise à réduire les inconvénients et les limitations précitées, ainsi que d'autres, et à fabriquer des produits renforcés, tels que des réci- pients et similaires, présentant l'uniformité de la structure et de l'épaisseur qui est nécessaire à la résistance aux efforts subis lors de l'utilisation, ainsi que des produits ayant des configurations com- plexes, par exemple des casques de protection, des panneaux et des éléments de carrosserie pour véhicules et pour d'autres utilisations industrielles. En Résumé, l'invention vise à obtenir des produits en résine ren- forcée ayant des structures uniformes et homogènes dans toutes leurs sections en évitant tout écaillage et toutes fissurations localisés. Le procédé de l'invention supprime les inconvé- nients précités ainsi que d'autres et permet d'obtenir de façon pratique et rationnelle, et par conséquent économique, des structures en résine renforcée capables de résister aux efforts subis lors de l'utilisation. L'invention a également pour objet l'obtention de structures en résine renforcée ayant des contours com- plexes et nécessitant l'emploi de moules faits de plu- sieurs éléments que l'on peut réunir à la demande pour obtenir des produits dont les surfaces (en particulier les surfaces visibles) au niveau des lignes d'union sont continues et lisses, c'est-à-dire dépourvues des nervures et des défauts que présentent normalement les produits usuels qui sont provoqués par les joints des différents éléments réunis d'un moule. Essentiellement, le procédé de l'invention est caractérisé par le fait que la résine liquide présente dans le moule est soumise à l'action d'un fluide sous pression par l'intermédiaire d'une surface à déforma- tion élastique qui agit, en plus de la résine elle-même, également au moins sur des parties du tissu de renfor- cement du produit. Selon les caractéristiques finales du produit, et les propriétés des matières utilisées, on utilise selon l'invention un fluide sous pression à une température appropriée pour transmettre et appliquer cette tempéra- ture au produit lors de son moulage. L'appareil ou moule servant à la mise en pratique du procédé précédemment décrit, dans lequel deux par- ties mobiles entre elles ont des surfaces façonnées complémentaires reproduisant en négatif et en positif le contour du produit, est caractérisé en ce qu'au moins une des deux parties comporte un élément pouvant être soumis à une déformation élastique par un fluide sous pression et qui est interposé entre le renforcement du produit et la surface façonnée de cette partie du moule. Si le Droduit a des parties en saillie ou en creux, on peut l'obtenir au moyen de moules dans les- quels l'élément façonné de la partie relativement mo- bile du moule est muni (en vis-à-vis de la partie en saillie) d'un poussoir ayant une extrémité façonnée complémentaire du contour de cette partie en relief, et d'un dispositif de commande pour que le poussoir pousse le renforcement dans le moule et le presse contre le contour de l'autre partie du moule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés de certains modes de réalisation de l'appareil pour la mise en pratique du procédé de l'invention. Sur les dessins - les figures 1 et 2 illustrent schématiquement en coupe transversale un mode de réalisation de l'ap- pareil ou moule pendant certains stades du procédé de l'invention; et - les figures 3 et 4 illustrent des coupes trans- versales de deux formes différentes de réalisations du moule. Des exemples de modes de réalisation du procédé de l'invention vont être décrits ainsi que les caracté- ristiques structurales des moules illustrés par les figures. Le moule illustré par les figures 1 et 2 est constitué d'une partie femelle A fixe comportant une cavité Ai reproduisant en négatif la forme du produit en résine renforcée à obtenir et d'une partie mâle mobile B. Ces parties sont assujetties de façon connue aux plateaux d'une presse pour pouvoir être fermées l'une contre l'autre. La partie façonnée Bi de l'élément mâle B est placée dans un élément ou chambre C pouvant subir une déformation élastique, dont la surface extérieure correspond pratiquement aux contours de la cavité Ai. La chambre C est faite d'une matière élastique appro- priée telle que du caoutchouc ou un élastomère capable de résister, en plus de la pression habituelle, à des températures élevées comme décrit ci-après. Le bord Cl de la chambre C est uni de façon étanche par un col- lier C2 au bord supérieur de la partie façonnée Bi. Une ou plusieurs canalisations B2 sont disposées dans la partie mâle B pour réunir une source de fluide sous pression (non représentée) à une ou plusieurs chambres collectrices B3 disposées à l'extrémité infé- rieure de la partie façonnée Bi et qui sont fermées par la paroi intérieure de la chambre élastique C. Des rainures B4 partent de chacune des chambres B3 pour se terminer à proximité du collier C2. Au début de la mise en oeuvre du procédé de l'in- vention, le renforcement D est assujetti à l'une des deux parties du moule: dans le cas illustré, le ren- forcement (préformé de façon appropriée) est introduit dans la cavité Ai et fixé de façon à être soumis à une tension appropriée. Le renforcement D est constitué, comme il est connu, de fibres textiles naturelles et/ou artificielles et/ou synthétiques, telles que les fibres d'amiante, de verre, de coton, de résines acryliques, de polyamides, etc. disposées sous forme d'une matière préformée ou feutrée ou sous forme d'un tissu, selon les besoins particuliers. De façon avantageuse, le renforcement D est constitué de plusieurs couches su- perposées ayant l'épaisseur totale désirée. Egalement selon les caractéristiques du produit à obtenir, on peut utiliser comme renforcement un tissu tissé ou un filet. Dans ce cas, le renforcement peut être constitué de plusieurs couches superposées de tissu auxquelles on applique une tension préalable. Le moule illustré par la figure 2 est semblable à celui illustré par la figure 1 et ses éléments por- tent les mêmes références. Ce moule permet la mise en oeuvre d'une variante du mode de réalisation de l'in- vention pour obtenir des produits ayant des surfaces lisses ne présentant pas les nervures des produits habituels qui sont dues à l'union d'une des deux parties du moule, en particulier la partie fixe A, lorsque cette partie est constituée de plusieurs élé- ments A3 que l'on peut séparer pour démouler le pro- duit, puis réunir. Selon l'invention, pour éliminer les nervures, on introduit dans la cavité Al de la partie fixe A du moule (constituée comme précédemment indiqué de plu- sieurs éléments que l'on peut réunir et monter ensem- ble) un élément de revêtement F fait d'une matière élastique par exemple du caoutchouc. On donne à l'élé- ment F la forme du produit à fabriquer et par consé- quent, il adhère aux parois de la cavité Al sans provo- quer, pendant le moulage et sous l'effet de la pression, la formation de nervures ou de défauts sur la surface du produit par suite de la présence de surfaces d'union entre les éléments assemblés A3 constituant la partie inférieure A du moule. L'élément de revêtement ou en- veloppe F peut être fait d'une matière appropriée selon un procédé de fabrication assurant une épaisseur constante et une adhérence souple aux parois de la cavité Ai. Par exemple, on peut, pour fabriquer l'en- veloppe J, plonger une forme reproduisant le contour extérieur du produit final dans un latex ou une solu- tion de résine appropriés pour former un revêtement ayant l'épaisseur désirée qui, après avoir été retiré de la forme, constitue l'enveloppe F. On peut soumettre cette enveloppe avant l'emploi à un traitement appro- prié pour que sa surface intérieure n'adhère pas à la résine utilisée lors du moulage du produit afin de pouvoir la réutiliser s'il est nécessaire pour mouler d'autres produits. Sinon, on peut incorporer l'envelop- pe souple F à la surface de la résine utilisée pour produire l'objet et former ainsi une pellicule de re- vêtement élastique adhérant à l'objet. La mise en oeuvre du procédé de l'invention res- sort de façon évidente des caractéristiques précitées des moules illustrés par les figures 1 et 2. On place dans la cavité Ai le textile de renforcement D (figure 1) seul ou l'enveloppe F et le textile de renforcement D (figure 2). On introduit une résine liquide dans la cavité, de façon quelconque connue, éventuellement par injection, auquel cas le moule est fermé. S'il est nécessaire, on peut fixer le textile de renforcement D à une partie du moule de façon à le maintenir-sous tension, ce qu'on peut obtenir par une déformation appropriée de la chambre C, cette déformation étant maintenue jusqu'à ce que l'injection puis la solidifi- cation de la résine dans la cavité C soient achevées. Après avoir fermé le moule, on introduit un fluide sous pression par la canalisation B2 dans la chambre C, ce fluide provoquant la déformation de la chambre C (voir la figure 2) et pressant la résine liquide dans la structure de renforcement D et l'ensemble contre la paroi de la cavité AI. Lorsque la résine injectée dans le moule est solidifiée, on détend la pression de la chambre C et on démoule le produit fini. Bien entendu, le procédé qui vient d'être décrit peut ê-re pris en considéra- tion dans la description suivante faite en regard des figures 3 et 4. La structure du moule illustré par les figures 3 et 4 va être décrite en même temps que le procédé de l'invention. Ce moule est destiné à produire des objets de forme complexe, c'est-à-dire ayant des par- ties en relief ou en creux. Dans ce cas, la partie inférieure A du moule est constituée d'un ensemble de plusieurs éléments A3 (figure 3) tandis que la partie supérieure B mobile comporte dans des emplacements appropriés, des chambres 10 dans chacune desquelles se déplace un poussoir 12 terminé par une tête façonnée 14 ayant un contour semblable à celui de la partie en retrait A4 de la cavité Al du moule. Dans le cas de la figure 3, chacun des poussoirs 12 se déplace de façon étanche à l'air dans une chambre correspondante 10 qui peut être alimentée en un fluide approprié par la canalisation 15 qui alimente les chambres 10 en fluide sous pression, par exemple en air ou en huile sous pression. Dans ce cas, il n'est pas exclu que ces chambres 10 soient alimentées par le fluide sous pression dont on alimente la chambre C et que cette alimentation soit commandée par un distribu- teur approprié pour réaliser le cycle de moulage désiré comme décrit ci-après. Dans le cas du mode de réalisation illustré par la figure 4, les poussoirs-12 sont raccordés par des accouplements (18, 20, 22) à une tige de commande 24 raccordée elle-même à un moteur d'entraînement consti- tué par exemple d'un ensemble cylindre-piston, pour que les têtes façonnées 14 pressent la chambre élasti- que C contre le textile de renforcement D et l'ensem- ble contre les parties en retrait A4. Egalement dans le cas du moule illustré par la figure 4, l'enveloppe élastique F peut être placée dans la cavité Ai pour éviter la formation de rainures sur la surface du produit au niveau des unions des éléments A3 consti- lo tuant la partie fixe A. Avec les moules illustrés par les figures 3 et 4 dont les caractéristiques viennent d'être décrites, on effectue la mise en oeuvre initiale du procédé de l'in- vention comme précédemment décrit pour les moules illus- trés par les figures 1 et 2. Plus Darticulièrement, on place le textile de renforcement D sur la partie supérieure Bi ou dans la cavité Ai de la partie inférieure. S'il est nécessaire, on peut au préalable adapter le revêtement élastique F dans la cavité Al. Ensuite, on introduit la résine liquide G dans la cavité formée par le textile de renforcement D et on ferme le moule. On opère ainsi pour créer dans la masse de résine liquide G, un gradient de pression qui peut progressivement s'accroître jusqu'à une va- leur maximale appropriée pour mettre sous tension au moins une partie du textile de renforcement D et provo- quer la rénétration progressive et complète de la ré- sine liquide dans le renforcement D. Lorsque le moule est fermé, la cavité Ai est rendue pratiquement étanche à l'air et on introduit un fluide sous pression par la canalisation B2, ce fluide, dans le cas de la figure 3, provoquant tout d'abord le déplacement des poussoirs 12, puis l'expan- sion de la chambre élastique C. En ce qui concerne le moule de la figure 4, les opérations ci-dessus s'effectuent de façon semblable, les poussoirs 12 étant-d'abord déplacés par la tige 24 et la pression étant ensuite appliquée à la chambre C. On voit que dans les deux cas, on presse la ré- sine liquide G et on la fait pénétrer complètement et régulièrement dans la totalité de l'épaisseur du ren- forcement D pour qu'elle forme une couche façonnée ex- terne correspondant aux surfaces de la cavité façonnée Ai (figure 4) ou de l'enveloppe F dans le cas o cette enveloppe est dans la cavité. On obtient ainsi un produit en résine synthétique renforcée ayant la forme d-sirée, dans lequel le ren- forcement résistant D est incorporé et enrobé de façon homogène dans la résine et à au moins une partie duquel une tension appropriée est appliquée et maintenue lors- que la résine de liaison est consolidée. On assure ain- si au produit une structure constante dans toutes ses sections et le renforcement est efficace dans toutes les sections du produit. Pour obtenir des structures en résine renforcée ayant les caractéristiques désirées, on peut également selon l'invention effectuer le moulage en s'aidant de la chaleur selon le type particulier de résine utili- sée. Pour cela, la source de chaleur peut être située, comme c'est le cas de la plupart des moules, dans la partie inférieure A du moule lui-même. Sinon, de façon particulièrement avantageuse, et selon l'invention, la source de chaleur est disposée dans la partie inférieu- re A du moule et également dans la partie supérieure B du moule. Dans ce cas, pour effectuer le chauffage, on introduit dans la chambre C un fluide sous pression à la température appropriée. Par exemple, on peut intro- duire de la vapeur d'eau ou de l'huile dans cette chambre sous une pression convenant pour déformer cette chambre et exercer sur la résine liquide G, l'effet thermique désiré que l'on peut de plus accroi- tre et stabiliser par chauffage constant de la partie façonnée Bi en plus de la chambre C. De plus, si les conditions de moulage du produit le nécessitent, on peut introduire un fluide de refroidissement dans la chambre élastique C après le motilage. - Egalement, dans la mise en pratique du procédé de l'invention, on peut assujettir au départ un ren- forcement D d'un type quelconque à l'élément façonné Bi de la partie supérieure du moule. On peut prétraiter ce renforcement avec des résines pour assurer et main- tenir la structure des couches différentes de tissu, en particulier leur prétension, avant l'incorporation à la structure du produit moulé. De plus, la pénétra- tion de la résine liquide à travers le renforcement pendant le moulage du produit est facilitée. Avec les moules illustrés par les figures 3 et 4, on peut effectuer l'opération de préformage avant d'introduire la résine liquide G dans la cavité Ai du moule, car, comme précédemment indiqué, ce préformage est assuré même lorsque pour une raison quelconque, on émoigne la partie supérieure B du moule de la partie inférieure A du fait que le renforcement résistant D conserve pratiquement la forme qui lui a été donnée en particulier si on l'a préalablement imbibé ou re- vêtu d'une résine. Après le préformage précité, on introduit la résine liquide G dans le moule et les poussoirs 12 peuvent être maintenus en place car la déformation élastique de la chambre C se produit et s'achève. Il ressort de la description précédente, que l'invention mermet d'obtenir des produits satisfai- sants à tous égards capables de résister de façon efficace à des efforts mécaniques très intenses rela- tivement à leurs dimensions. En particulier, on peut obtenir des récipients résistant à des pressions élevées dont les parois Présentent une déformation élastique, telle que, dès la disparition de la pres- sion, elles reprennent leurs caractéristiques initia- les. Selon les caractéristiques des structures en résine renforcée, on peut introduire des modifications et des variantes en particulier en ce qui concerne les appareils ou moules utilisés pour mettre en pratique le procédé de l'invention. L'invention concerne donc également l'appareil ou moule utilisé pour la mise en pratique du procédé et les produits en résine renforcée obtenus. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mouler des produits en résine renforcée avec des moules pour le renforcement et pour la résine, caractérisé en ce qẻ la résine liquide pré- sente dans la cavité du moule est soumise à l'action d'un fluide sous pression à l'aide d'une surface pou- vant présenter une déformation élastique qui agit également sur au moins une partie du renforcement du produit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient jusqu'à la solidification de la résine la tension appliquée à au moins une partie du renforcement en textile. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'on chauffe ou refroidit à une tempéra- ture appropriée le fluide sous pression pour que cette température soit conférée et transmise à la résine pendant la phase de moulage du produit. 4. Appareil, en particulier moule, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, constitué de deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, ayant des formes complé- mentaires reproduisant en négatif et en positif le contour du produit, caractérisé en ce qu'au moins une partie (B) des deux parties (A-B) comporte au moins un élément élastique (C) déformable par un fluide sous pression interposé entre le renforcement (D) du produit et la surface façonnée (Bi) de la partie (B) du moule. 5. Appareil selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il comporte une chambre (C), pouvant présenter une déformation élastique, dans l'élément façonné (El) de la partie mobile (B) du moule raccor- dée à une source de fluide sous pression. 6. Appareil selon la revendication 4 ou 5, ca- ractérisé en ce que la chambre (C) pouvant présenter une déformation élastique adhère, au moins en partie, à la surface façonnée (Bt) de la partie (B) mobile du moule. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre collectrice (B3) dans l'élément fa- çonné (Bi) de la partie mobile, raccordée à une cana- lisation (B2) du fluide sous pression et à plusieurs rainures (B4) sur la surface de l'élément façonné (Bt) pour appliquer la pression du fluide pratiquement à la totalité de la surface de la chambre élastique (C). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 7, caractérisé en ce que l'élément façonné (BI) comporte des canalisations pour transporter un fluide thermique chauffant ou refroidissant la paroi de la chambre élastique (C) et pour transmettre cette température à la résine Dendant la phase de moulage du produit. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 8, pour obtenir en particulier des produits ayant des parties en relief, caractérisé en ce que l'élément façonné (Bt) de la partie mobile (B) du moule a, pour au moins une des parties en relief (A4), un poussoir (12) ayant une extrémité façonnée (14) correspondant au contour de cette partie en relief et un dispositif de commande (10-12 et 18-24) pour mettre le poussoir en contact avec le renforcement (D) présent dans le moule et le presser contre le contour complémentaire (A4) de l'autre partie (A) du moule. 10. Appareil selon la revendication 9, caracté- risé en ce qu'il comporte une chambre sous pression (10) dans laquelle le poussoir (12) glisse de façon étanche à l'air et qui est raccordée à une source (15) de fluide sous pression actionnant ce poussoir. 11. Appareil selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la chambre sous pression (10) du poussoir (12) est alimentée par la même source de fluide sous pression (B2) que la chambre élastique (C) par l'intermédiaire d'éléments capables de retarder de façon appropriée l'établissement de la pression dans cette chambre élastique, de façon à ce que le ou les poussoirs (12) viennent en premier en contact avec le renforcement (D) puis que le reste de la chambre élas- tique (C) vienne en contact avec le renforcement (D). 12. Appareil selon la revendication 9, caracté- risé en ce que le poussoir (12) se déplace dans un guidage (10) de l'élément façonné (Bi) et est commandé par l'intermédiaire d'un ensemble (18, 20, 22) associé à une tige de commande (24) actionnée par un moteur approprié monté sur l'élément façonné, de façon à ce que le ou les poussoirs soient actionnés avant la dé- formation de la chambre élastique (C).