Brevet FR2494171A1 — publié le 19820521

i L' inventi on se rapporte à une mnthode de moulage d'articles de formes dornnées utilisant la tecrinique dc base connue sous les divers noms de fabrication ou de reproduction par moulage. Une méthocte bien connue de moulage d'articles conformés consiste à utiliser une forme mule commne base, a recouvrir cette forme du matériau dont l'article doit etre fait, par exemple de résine partiellement traitée et de fibres de verre, à traiter la résine dans l'exemple donné pour transmettre à l'article femelle la forme male et à retirer l'article de la forme mâle. On sait aussi préparer un matrice femelle de la manière décrite au paragraphe précédent, puis préparer l'article final, dans la forme reproduite de la forme mile en utilisant une matrice femelle comme moule. Dans le cas de l'une ou de l'autre Méthode, une pratique usuelle est de revêtir le moule d'un ager.t pour faciliter le retrait de l'article moulé de son moule. La présente invention peut être appliquée à -'une ou l'au- tre méthode décrite ci-dessus et son objet est de procurer une méthode de moulage améliorée. Les petits articles moulés peuvent très aisément être dépouilles de leurs formes mâles, si cette forme est recouver- te préalablement d'un agent de séparation. Cependant les arti- cles de grande dimensions, par exemple des articles de formes continues de dimensions de l'ordre de 2 mètres sur 3 et plus présentent une grande difficulté lors de leur retrait de la forme sans endommagement. On a pu constater que la force totale de maintien de l'article moulé à la forme peut atteindre 74 000 K forme mâle et de l'article est grande, plus la force d'adhé- sion par unité de surface est grande. Cette force peut être seulement réduite qu'au prix d'une dégradation du fini de la surface obtenue. La raison très importante pour laquelle les techniques de l'art antérieur sont incapables de produire des articles mou- lés de grandessurfaces avant un fini convenrant à des utilisa- tions optiques est que de telles techniques sont f'ondées sur le chaufifage de l'article à mouler jusqu'à ce qu'il prenne - W'S4171 un état plias:iue lors de l'opra - rn de m oulaae. La tLcmpêrêa ture ucueis!e ent employée se trouve dans le domaine cd'environ i4,0 a 160'_. On se rCd:' rera par exemple au brevet des Etats- Unis 3.317. 640 (Jones) qui p'réconise l'utilisation de tempfera- tures comprises entre 143 à Z05'C. De plus, l'utilisation de telles temDept!ures est recommandée dans le manuel des fabri- cants de Rohm e-t iass, fabricant principal du matériau connu aux EtatsUnis par la marque de commerce "Plexieglas" et en Europe par "Oroglas". Les inconvénients de cette approche dans la fabrication des grands miroirs sont qu'une lois que le matériau devient plastique il adhere sur toutes les défec- tuosités qui sont présentes dans le moule, et en outre, le refroidissement du matériau est impossible à contrôler, ce qui a pour résultat que.'a feui le refroidit à une vitesse inégale donnant ainsi rnaissance & des distorsions physiq ques en épaisseur et courbure de la surface de la feuilles Ces dist:rssiocns i.atérielles provroquent d'inacceptables imperfec- tions ptiques ds le miroir fini et ces inconvénients ren dent les métlhodes de moulage de!'ar-t antérieur inutiles po'ur atteindre l.es buts de la présente invention. Selon la presente invention, la chemise, utilisée dcans la for;ïation de l'article mouléé est elle-môme formée à une tempe- rature relativement basse de sorte que la chemise ne cvie'nit pas plastque, évitant de la sor-te es problemes exnoses ci- dessus, La tenpérature utilisée est en dessous de 1lOoC et de pr-éférence dans i'intervalle de 9C) à 105 C. De aette manJit e les inconvénients de i'art antérieur sont surmontés et la formation 01des artioles conmme les trs grands miroirs aux qua- lités optiques satisfaisantes devient possible, ) Selon un autre aspect de 1 invention, la méthode préconi- se l'utilisation c'lun appareil de moulage comprenant une base de forme male et une chemise fIlexible ou encore déformable ou démorntable conformée pour s'ajuster exactement à la forme male. L'article moulé est formé au dessus de la chemise et, lors- qu'il est acnevé, est retiré de la l'orme mâle avec la chemise. La chemise étant flexible, déformable ou démontable, est alors aisément retirée du dedans de 1'article moulé (que cet arti- cle moulé soit l'article définitif ou le moule femelie destiné à la plroduction de l'article inal), Ainsi, la présernte invention se distirgue Cencore de 1 'art ulantérieur en prévoyant trois corps ou trois couches: la forme de base, le chemise et l'article moulu, chacune étant sépara- ble de l'autre ou bien des deux corps précédemment prévus. Il est connu,selon l'art antérieur, de recouvrir la forme de base, par excimple avec une peinture ou un verrfis pour pro- duire une surface hautement polie ou encore de coller ou de fixer au moyen d'un. ciment un revêtement sur la forme dc base ce revêtement étant traité pour obtenir; un ifini ayant un poli de haute qualité. Un tel revêtement ou couverture devient alors une partie de la base et ne peut pas être retirée dans le procédé de moulage des articles ci-dessus. De préférence, selon la présente invention, un fini rela- tivement grossier est donné à la forme de base pour permettre le retrait aisé de la chemise et l'on donne à celle-ci un fini'relativemernt poussé afin de communiquer un tel fini à l'article définitif ou à la matrice femelle moulée sur la chemise. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés ou apparattront dans la description détaillée suivante des modes de réalisation préférés de l'invention. Afin de faciliter la compréhension de l'invention et d'en faciliter la mise en pratique un mode de réalisation de la méthode de l'invention sera décrit en détail et à titre d'exem- ple en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente une vue isométrique d'une partie de la forme de base, de la chemise et de l'article moulé, montrarnt ces trois couches. La présente invention est appliquée, dans l'exemple consi- déré, à la fabrication d'un ensemble de formes partielles les- quelles lorsqu'elles sont réunies par aboutement de leurs bords forment un corps continu de grande dimension d'une forme faite de parties sphériques ou de parties sphéroidales ayant une texture de surface de haute finition ou suffisammnent exac- te, de telle sorte que lorsqu'elle est argentée ou revêtue d'une autre manière, elle fournit une surface réfléchissante convenant aux applications optiques, ou à la réflexion d'ondes radio de lon-ueurs d'ondes voisines de la région infra-rouge. Une telle surface est désignée dans ce texte surface unie de miroir. La description suivante se rapporte à l'une seulement des sections à assembler et l'on comprendra quec d'autres sections peuvent être fabriquées de f'açon similaire. Si l'on se riéfère maintenant au dessin anrnexé, onr voit que la forme 1 de la base male comprenant dans cet exemple une base métallique soudable, est construite selon la forme requi- se, une section terrminale étant dans cet exemple d'une forme sphérique, et étant pourvue d'une surface 2 ayant une finition dont la précision est de l'ordre de 3 micron. Le matériau sélectionné pour la construction de la forme de base doit être rigide et non déformable pour une tempéra- ture de surface variant au cours d'un cycle entre la tempéra- ture ambiante et 150 C. Des capt'eurs de température de surfa- ce et de télémesure, représentés par un seul capteur 3 sur la figure, sont prévus pour contr8ler la température instantanée de la surface au cours d'un tel cycle. Une chemise intermédiaire 4 est représentée sur la figure après retrait de la base 1 et partiellement détachée du des- sous de l'article moulé 5. La chemise 4 est préalablement moulée sous vide à partir d'une feuille de méthacrylate de méthyle et intentionnellement moulée avec un rayon de courbure plus petit que celui de la surface 2 de la forme de base 1. Lors de l'assemblage initial, la chemise 4 est attachée par bandes ou fixée latéralement d'une autre manière sur la forme de base 1. La température de surface de la combinaison base chemise est augmentée de telle sorte que la chemise acrylique 4 se déforme suffisamment pour s'aJuster exactement sur la forme de base. Le régime tempéra- ture/temps requis pour une telle déformation de la chemise 4 afin de s'ajuster exactement sur la forme de base 1 peut être soit calculé soit déterminé empiriquement, la température res- tant dans un domaine de 90 à 105 C comme mentionné ci-dessus et décrit ci-après. Pour retenir la chemise 4 sur la base 1 de façon que la surface supérieure 6 de la chemise 4 soit à la fois rigide et latéralement statique, une dépression peut être appliquée entre la base 1 et la chemise 4, au bord de la chemise 4, par un moyen non représenté mais selon une pratique connue. On a trouvé en effet que lorsque la chemise 4 est appli- quée en s'ajustant exactement sur la base 1, la phase de dé- formation décrite de la chemise peut être évitée et que le 2 4 9 4 94171 vide peut tLre utilisé pour obtenir une application statique parfaite de la chemise 4 sur la base 1. lDais tous les cas, le vide est maintenu pendanrt toute la phase sivante de moulage de l'article 5. Un substrat est alors fabriqué sur la base recouverte de la chemise en utilisant une technique connue pour formeI un substrat 5 alvéolé résine epoxy/fibre de verre. La résine épo- xy est appliquée à l'état nonr ou partiellemenrit traitée et est alors finalement traitée pour fournir un article moulé rigide 5. Le fini de la surface 2 de la base permet à l'article moulé 5 auquel se trouve fixé la chemise 4 d'être aisément retiré de la base 1, puisqu'il n'y a plus seulement entre eux qu'une force d'adhésion faible par unité de surface. Lorsque la chemise et l'article ont été retirés de la ba- se 1, la chemise 4 peut être aisément retirée de l'article 5 pour deux raisons. D'abord, la chemise 4 est flexible pour le retrait, ensuite il n'existe pas de liaison entre le maté- riau acrylique de la chemise et le matériau résine époxy du substrat. La chemise 4 est ainsi retirée pour laisser la surface 6' à haute finition de l'article moulé 5 sans risque d'endommage- ment. On comprendra que la chemise 4 est retirée progressivement de l'article 5 en partant d'un bord ou d'un coin. La chemise 4 est ainsi séparée le long d'une ligne de séparation d'une très petite surface. Comme la force d'adhésion par unité de surface est elle même petite, la force totale de détachement requise est faible. La surface 6 de la chemise 4 est de même peu susceptible d'être endommagée dans l'opération de retrait, de sorte que la chemise 4 peut être replacée sur la base 1 pour un usage répété. Ainsi qu'il a été exposé ci-dessus, un aspect important de l'invention concerne l'utilisation de températures relati- vement basses dans le formage de la chemise 4 sous forme de feuille acrylique de façon à éviter que la chemise ne devienne plastique. Comme on l'a mentionné, on a découvert que si la chemise sous forme de feuille devenait plastique, elle devier,- drait sans application optique parce que l'article prendrait alors les défectuosités du moule, et du fait que le contrôle s6 2494171 uu reri, i sieer!e du raetoirau e partir des temnperatures reia- iveenit h-auuts utilis. s de iacon classique est impossioble d'un. >o:i.n de vue _fatique i' l en r.sultcrait des '-itorsions physiques sur le p oduit obtenuo La rmthode de la présente q invention evite ces r roblmes ern confor-mant la chemise a cles températul-cs e7 dessous de 1O - et de préifrence dans un domiiai- ne compri.-e;;re 90i et.105oC On notera cLue la phase sa-ti- que fu mat-riau c 'est-à-dire la phase corr.espondarnt - des temperatures au dessus de la température critique, connue cotlme "région de rupture chaude"' est caractérisée par une rup- ture dans le matériau exposant les bords d'un miroir uni tandis que la phase en dessous d.e la température critique c'est- à-dire ia phase employée selon i 'invention, connue sous le nom de 'région de rupture f'roide", est caractérisée par une rupture montranit des bords irrég-uliers et déchiquetés. Ainsi ce fait procure une méthode empirique pour déterminer rapide- mernt la température critique exacte pour tout lot de matériaux plastiques. Bien que l'invention ait été décrite en se rapportant à des modes de pré-alisation choisis à titre dcexemples, l'homnme de métier comprendra que des variantes et modifications peuvent être apportées à ces divers exemples sans s'écarter de la portée et de l'esprit de l'invention. IEVENI:CA'I lONS ),1étllode de moulage d'un article dont la structure est constituée dc Libres et de résine synthétique, doit l'aire de sa surface est de l'ordre d'un mètre carré, ayant une surf'a- ce de miroir poli d'une exactitude et d'une texture de haute finition et suffisante pour fournir, après un rev-tement appro- prié, une surface réfléchissante convenable pour des appli- cations optiques, ladite méthode étant caractérisée en ce qu'elle cormprend les phases suivantes: l'utilisation d'un moule dont la surface possède l'exacti- tude et le fini défini ci-dessus, - la formation d'une surface de moulage amovible ayant ladi- te exactitude et ledit fini pour présenter une surface de miroir poli, ladite phase de formation comprenant le chauffage de ladite surface de moulage amovible à une température au dessous de la température critique à laquelle ladite surface de moulage amovible devient plastique et, la formation d'un article de structure en fibres et résine synthétique comme substrat sur ladite surface de moulage amo- vible. 2 ) Métnode telle que revendiquée en 1 dans laquelle ladi- te température est inférieure à 110 C. ) Méthode telle que revendiquée en 2 dans laquelle ladi- te température est dans un domaine compris entre 90 et 1050C. 4 ) Méthode telle que revendiquée en 1 dans laquelle ledit article a une surface de miroir concave poli, et selon laquelle on emploie une forme de base rigide convexe, ladite méthode comprenant les phases suivantes: a) l'utilisation de ladite forme de base ayant un fini de surface convexe relativement grossier, b) le préformage d'unechemise réutilisable faite d'une feui] le thermoplastique pour prendre approximativement la forme de la surface convexe de la forme de base, c) la fixation de la chemise sur la forme de base, d) l'assujettissement de la chemise pour s'ajuster exacte- ment à la surface convexe de la forme de base, e) la fabrication dudit article de structure en fibres et résine synthétique comme substrat sur la surface convexe de la chemise, f') la libération et le retrait simultanés de la chemise 8 2494171 et du substrat fabriqué de la l'orme de base et, g) le retrait de la chemise du substrat fabriqué pour l'obtention dudit article. ) Métlhode telle que revendiquée en 4, dans laquelle la chemise est préformée à un rayon de courbure plus petit que celui de la surface convexe de la forme de base. 6 ) Méthodc telle que revendiquée en 4 dans laquelle la chemise préiormée est assujettie à s'ajuster exactement à la surface convexe de la forme de base par élévation de la tempé- rature de la surface de la forme de base pendant un temps suffisant pour déformer la chemise préformée sur la forme de base. 7 ) iiéthode telle que revendiquée en 4, dans laquelle la chemise préformée est fixée sur la forme de base par l'appli- cation d'une dépression entre les surfaces de contact de la chemise et de la base. 8 ) Méthode telle que revendiquée en 1 selon laquelle le- dit article a une surface polie de miroir convexe et selon laquelle on utilise une forme de base convexe, ladite méthode étant caractérisée en ce qu'elle comporte les phases suivantes: a) l'utilisation d'une forme de base ayant un fini de sur- face convexe relativement grossier, b) le préformage d'une chemise réutilisable formée d'une feuille thermoplastique pour prendre une forme approximative- ment semblable à la forme convexe de la forme de base, c) la fixation de la chemise sur la forme de base, d) l'assujettissement de la chemise pour s'ajuster exacte- ment à la surface convexe de la forme de base, e)-la fabrication d'un article concave au moyen d'une structure de fibres et de résine synthétique comme substrat sur la surface convexe de la chemise, f) la libération et le retrait simultanés de la chemise et du substrat fabriqué de la forme de base, g) le retrait de la chemise du substrat fabriqué pour fournir une forme de moule ayant une surface concave et, h) le moulage dudit article ayant une surface de miroir poli convexe employant ledit substrat concave fabriqué comme moule. - ) Méthode telle que revendiquée en 1 dans laquelle l)un ensemble d'articles composants sont moulés en utilisant 9 2 4 9 2494171 les phases suivantes: a) l'utilisationr dL'unLe foriml de base ayant un filni ide surface convexe relativeû,ent.r.s iIe^^ b) le pr'formage d'uine chemise réutilisable de feuille S therimoplustique pour i, ci comlmuniquer la folrmwe approximative de la surface convexe du la forme de base, c) la fixation de la chemise Sur la forme de base, d) l'assujettissemenrt de la chemise pour slajuster de façon exacte sur la surface convexe de la forme de base, O10 e) la fabrication dudit article au moyen d'une structure de résine synthétique et de fibres comme substrat sur la surfa- ce convexe de la chemise, f) la libération et le retrait simultanés de la chemise et du substrat fabrique de la forme de base et is g) le retrait de la chemise du substrat fabriqué pour l'obtention dudit article, II)les articles composants ainsi moulés sont assemblés en les juxtaposant les uns aux autres de façon à obtenir un article composite. 10 ) Méthode telle que revendiquée en 1, selon laquelle un ensemble d'articles composants sont moulés séparément et les articles composants ainsi moulés sont assemblés en les juxtaposant les uns aux autres de façon à former un article complet. 110) Méthode telle que revendiqué en 4, selon laquelle la surface convexe de la chemise est polie pour modifier les caractéristiques de surface. 12 ) Méthode telle que revendiquée en 8 selon laquelle la surface convexe de la chemise est polie pour, modifier les caractéristiques de surface. 13 ) Méthode telle que revendiquée en 9 selon laquelle la surface convexe de la chemise est polie pour modifier les caractéristiques de surface.