Brevet FR2475973A1 — publié le 19810821

La présente invention a trait au domaine de la fabrication d'objets moulés en matière plastique par chauffage haute fréquence sous pression de poudre plastique disposée dans un moule creux muni d'un relief correspondant aux dessins à obtenir sur lesdits objets. Elle concerne plus particulièrement un nouveau moule spécialement adapté à la production de pièces moulées renfermant dans leur masse un élément ou insert métallique. Il est maintenant bien connu d'obtenir divers objets moules, par exemple des parties constitutives de tiges et empeignes pour chaussures, des articles de maroquinerie ou autres, par remplissage à l'aide d'une matière plastique, telle que chlorure de polyvinyle en poudre ou sous forme de plastisol, des parties creuses d'un moule constituant les négatifs du dessin à 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 déjà 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, à des courants dont les fréquences correspondent à la résonance moléculaire du matériau en cause, on obtient un échauffement du aux pertes diélectriques. Par exemple, dans la technique susvisée, on soumet généralement de la poudre de chlorure de polyvinyle (PVC) à 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 à partir d'un mélange de silicone avec une poudre métallique, telle que de l'aluminium, de façon à assurer une meilleure répartition du champ HF et permettre un meilleur refroidissement du PVC moulé. Dans ce chauffage HF par pertes diélectriques, la chå- leur prend naissance au sein même du matériau à chauffer et, plus le volume de matière à 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 à 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'à 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 utilisée pour le moulage d'articles de forte épaisseur du fait, notamment, que l'on n'a pas proposé jusqu'ici de moules aptes à être mis en oeuvre dans des conditions techniques et financières satisfaisantes. Pour remédier à cette carence, la Demanderesse a déjà proposé et mis au point des moules en deux parties dont les matières constitutives sont réalisées selon plusieurs couches de produits différents dont matière plastique sans charge (type silicone ou analogue), résine chargée à au moins 20 Z ou, selon les cas, à au moins 80 Z de poudre métallique (voir brevet français N078.32327 et ses deux Additions N078.33917 et 79.06692) De tels moules donnent d'excellents résultats pour la production d'objets conformés en matière thermoplastique. Toutefois, ils ne peuvent convenir pour la réalisation d'articles contenant un élément métallique inséré dans leur masse.Il se pose en effet des problèmes particuliers dans ce cas : si la pièce métallique est non isolée, on observe de notables différences de capacités lorsqu'on active la haute fréquent ce ; quand le métal se trouve trop près d'une couche conductrice du moule, on assiste à d'intenses surchauffes locales qui provoquent des brûlures et une carbonisation de la matière ; en outre, un mauvais centrage des pièces métalliques entraîne l'apparition d"'ombres" lors du chauffage, c'est-à-dire l'existence de zones insuffisamment cuites du fait de rôle d'écran joué par l'élément métallique. L'invention permet d'obvier à ces inconvénients et apporte une solution simple et efficace à ce problème particulier du moulage d'objets en matière plastique avec inserts métalliques par chauffage sous haute fréquence. Le nouveau moule selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte, de l'intérieur vers l'extérieur a) une zone représentant en creux la configuration générale de l'objet à reproduire et constitué par une couche relativement mince ou membrane en résine de matière plastique, exempte de charges, à faibles pertes diélectriques, ladite zone étant pourvue de moyens d'ancrage pour assurer la fixation de l'insert métallique b) de chaque côté de cette zone, une couche relativement épaisse de matière plastique chargée à au moins 80 % de poudre métallique c) un matériau isolant pour la haute fréquence d) sur chacune des faces externes une plaque métallique, l'une des plaques étant reliée à la masse alors que l'autre sert à l'arrivée de la haute fréquence. Selon une caractéristique essentielle-, les parties en creux, qui servent de moyens d'ancrage pour l'insert métallique et qui sont en résine pure, sont prolongées chacune par une portion formant bossage, également en résine exempte de charge, et qui pénètre dans la couche conductrice chargée de poudre métallique. Ces bossages doivent avoir une épaisseur minimum de 10mm afin qu'ils puissent isoler suffisamment la tension haute-fréquence appliquée sur les faces du moule. Ainsi, grâce à cette astucieuse réalisation, l'insert métallique se comporte, lors du moulage, comme un condensateur en série, de sorte que la masse plastique qui l'entoure peut s'échauffer dans tous les sens sans être influencée par la masse métallique des armatures ou plaques métalliques externes.On évite de la sorte les surchauffages locales (ou "flash") ainsi que l'existence de portions où la masse plastique disposée derrière l'insert, n'aurait pas été suffisamment chauffée. Cette couche ou membrane en résine pure, par exemple en silicone, est soudée sur la couche de résine chargée en poudre métallique, laquelle sert d'activateur de refroidissement de la pièce moulée, comme expliqué dans les brevets français susvisés. Selon une variante, la membrane de silicone (ou analogue) peut être rendue détachable par rapport à la couche de résine conductrice. La fabrication ellemême d'un moule selon l'invention ne pose pas de problèmes particuliers. Elle se fait selon le même procédé que celui décrit dans lesdits brevets français de la Demanderesse. Ltinvention sera mieux comprise par la description détail -lée d'un exemple de réalisation, non limitatif, par référence aux dessins schématiques annexés qui représentent Figure 1 : la partie supérieure, vue de dessus, d'un moule en deux parties avec incorporation-fixation d'un insert métallique, Figure 2 :la partie inférieure du moule selon la figure 1 ; Figure 3 : une vue de profil de ce même moule, mettant en évidence les formes de pénétration de la membrane en résine pure dans la cou che de résine conductrice ; Figure 4 : un détail aggrandi d'une portion de la figure 3. Tel que représenté sur les dessins, le moule est adapté à la fabrication de volants de voitures contenant un insert métallique noyé dàns une masse moulée de matière plastique. Bien entendu, tout autre objet à pièce métallique incorporée peut être obtenu par le type de moules selon l'invention. Comme on peut le voir sur la vue schématique de profil de la figure 3, le moule comporte en son milieu la forme elle-même en creux, en deux parties 1 et 1' réalisées en résine pure sans charge et entourées chacune d'une couche 2 et 2' de matière plastique conductrice, ces couches se prolongant jusqu'aux plaques métalliques externes 3 et 3' avec une zone intermédiaire 4 et 4' en matière plastique isolante. Par exemple, la forme elle-même (1,1') peut être une résine silicone pure alors que les couches conductrices (2,2') sont en silicone chargée à 80% de poudre d'aluminium et que ta zone isolante (4,4') est en polypropylène les plaques métalliques (3,3') peuvent être en aluminium ou autre métal. Les figures 1 et 2 illustrent des vues de dessus res pectivement de la partie supérieure A et de la partie inférieure B du moule, ces deux parties se superposant selon les flèches 5. On peut voir au centre les deux moitiés en creux 1 et 1' qui correspondnt à la forme désirée pour l'objet fini. L'insert métallique 6 est ancre par ses ex trémités dans les gorges 7,8,9 pratiquées dans la forme. Selon l'invention, comme on le voit bien sur la figure 4, autour de la zone où chaque: gorge (par exemple 8) est pratiquée dans la résine pure de silicone lson a prévu un elargissement ou bossage 10 d' une épaisseur d'au moins IOmm, réalisé en cette même résine pure et qui constitue une enclave dans laicouche conductrice 2 dont le rôle est essen tiellement d'activer le refroidissement de la pièce moulée et de favoriser une répartition uniforme du champ de haute-fréquence autour de la pièce à mouler.Grâce à cette série de bossages réalisés autour de tous les points de centrage ou fixation de l'insert métallique, la tension haute fréquence appliquée sur la face 3 du moule (la face 3' étant reliée à la masse) est parfaitement isolee et la matière plastique introduite dans la forme en creux (1,1') s'échauffe uniformément tout autour de l'insert 6, de sorte que l'objet moulé fini enrobe exactement l'élément métallique. En pratique, les moules selon l'invention peuvent avan tageusement être mis en oeuvre dans les appareils fonctionnant selon le principe du plateau tournant (ou "carroussel") avec une série de presses à chauffage et refroidissement au sein desquelles est disposé chaque mou le, par exemple selon l'installation décrite dans le brevet français N0 75.27466 de la Demanderesse. Les moules selon l'invention ont un coût considérablement moins élevé (jusqu'à 10 fois ou plus) que celui des moules tradition nels à injection. Par ailleurs, on réalise de substantielles économies d'énergie lors du moulage du fait que le chauffage de la matière à mouler, par haute fréquence, est quasi instantané. D'autres avantages sont en core procurés par l'invention :par exemple, on peut obtenir des objets moulés comportant une peau superficielle, décorée ou non, qui est parti culièrement appréciée dans de nombreuses applications ; on peut aussi réaliser des objets présentant des variations de reliefs et/ou de des- sins, comme par exemple des objets multicolores. Les applications des moules selon l'invention sont multiples et extremement variées puisqu'elles concernent tous objets conformés en matière plastique avec élément métallique incorporé dans la masse. On peut citer par exemple : des accessoires automobiles (volants, pare-soleil', poignées de portes), des bagages (poignées de valises)..etc. REVENDICATIONS 1. Moule pour la fabrication d'objets conformés en matière thermoplastique contenant un insert métallique, par la technique du chauffage à haute fréquence sous pression, caractérisé eh ce qu'il comporte, de l'intérieur vers l'extérieur a) une zone représentant en creux la configuration générale de l'objet à reproduire et constituée par une couche relativement mince ou membrane en résine de matière plastique, exempte de charges, à faibles pertes diélectriques, ladite zone étant pourvue de moyens d'ancrage pour assurer la fixation de l'insert métallique b) de chaque côté de cette zone, une couche relativement épaisse de matière plastique chargée à au moins 80 % de poudre métallique c) un matériau isolant pour la haute fréquence d) sur chacune des faces externes une plaque métallique, l'une des plaques étant reliée à la masse alors que l'autre sert à l'arrivée de la haute fréquence 2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'ancrage de l'insert métallique, constitués par des cavités, sont prolongés chacun par une zone de bossage réalisée également en matière plastique exempte de charge, qui pénètre dans la couche chargée de poudre métallique et joue le relie d'isolant de la tension haute fréquence. 3. Moule selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, carac térisé en ce que la matière plastique desdites couches ou zone est de la résine de silicone, la charge métallique est de la poudre d'aluminium et en ce que le matériau isolant est constitué par une polyoléfine comme du polyethylèneyles plaques métalliques étant elles mêmes en aluminium ou autre métal. 4. Moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3j caractérisé en ce qu'il est réalisé en deux parties contenant chacune la moitié de la forme a) en creux, les couches de matériaux b) et c) et une armature métallique externe, l'une desdites moitiés étant destinée à permettre le positionnement de l'insert métallique. 5. Application du moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 à la confection d'objets moulEs avec inserts métalliques, de toutes configurations, par chauffage sous haute fréquence à partir de matières plastiques sous forme de poudre, de granulés ou de plastisol.