Brevet FR2521904A1 — publié le 19830826

Procédé pour mouler les matières plastiques à la presse mécanique La présente invention concerne un procédé pour mouler les matières plastiques à la presse mécanique. Les matières premières qui sont principalement visées par l'invention sont les feuilles de matière plastique mélangées avec un agent de renforcement tel que la fibre de verre ou la fibre de carbone ou analogues La feuille est composée de façon que les fibres de verre ou analogues soient imprégnées avec du polypropylène ou analogue, et est conçue de façon que les fibres de verre s'écoulent de façon homogène au moment du moulage Les caractéristiques des matières premières précitées sont telles qu'elles permettent d'obtenir des pièces moulées de faible poids, extrêmement solides, résistantes à la corrosion, et qu'elles aient d'excellentes propriétés d'écoulement, une faible anisotropie, et une excellente stabilité dimensionnelle, de même qu'elles se prêtent à une souplesse de transformation autorisant la production de formes de moulage compliquées d'une seule pièce. En dehors de son application précitée aux matières plastiques mélangées avec un agent de renforcement, l'invention est avantageuse pour le moulage des matières plastiques non mélangées avec un quelconque agent de renforcement, si bien que les matières premières utilisées dans le cadre de l'invention comprennent les deux types de matières plastiques précitées. Récemment, on a tendance à utiliser un matériau mélangé avec un agent de renforcement, comme matériau de remplacement des métaux, et particulièrement pour les applications dans les parties constituant des automobiles, par exemple les châssis pour sièges arrière. Dans le moulage des feuilles de matière plastique, on a mentionné que la presse à pression d'huile (presse à huile) dont l'emploi est aisé en oe qui concerne la camiande du procédé, est convenable en raison de la nécessité de maintenir la pression pendant un certain intervalle de temps après que la feuille ait été moulée sous pression Ceci est dû à un phénomène qui est tel que, lorsque la matière plastique est chauffée pour le moulage par compression, le matériau en feuille se dilate jusqu'à atteindre une épaisseur plusieurs fois l'épaisseur d'origine Par suite, si la montée en pression s'effectue rapidement au voisinage du point mort inférieur, comme c'est le cas avec la presse mécanique, le gaz se trouvant dans le moule ne peut pas s'échapper et, en conséquence, la surface de la pièce finie devient rugueuse ou encore des bulles d'air sont formées au sein de la pièce par le gaz restant à l'intérieur de celle-ci, ce qui diminue considérablement la valeur marchande du produit. Toutefois, même avec la presse à pression d'huile, il existe des inconvénients dus à la faible vitesse de la glissière qui accélère le refroidissement du matériau, si bien que l'on obtient des produits défectueux ou imparfaits ou qu'il est difficile de mouler des produits de taille élevée ou trop forts Pour éviter ces inconvénients on a essayé de recourir à une température plus élevée pour le chauffage du matériau ou à une température plus élevée des moules, mais il en est résulté une dégradation du matériau et une altération de la productivité du fait que le temps de refroidissement pendant le moulage devenait trop long. Le but de l'invention est de conférer à la presse mécanique sa productivité la plus élevée, tout en palliant les incwnvénientscourants de cette presse. Un autre but de l'invention est d'incorporer un amortisseur de moule à la "presse mécanique" courante qui actionne la glissière par un mécanisme à manivelle, et à faire usage de cet amortisseur de moule pour constituer une zone d'arrêt de la glissière afin de laisser le gaz s'échapper pendant le processus de moulage De cette façon, l'invention vise à founir un procédé pour mouler les matières plastiques de façon à obtenir des produits ayant une stabilité mécanique plus élevée et une surface plus lisse que ceux moulés à la presse à pression d'huile. La construction du moule métallique utilisé selon l'invention est différente du moule de presse ordinaire et du moule de presse à injection C'est-à-dire que le moule de l'invention exige la présence d'un rebord sur le pourtour du moule afin de rendre étanche l'intérieur dudit moule et d'empêcher que la préforme ou ébauche chauffée ne s'écoule hors du moule lorsque la pression est augmentée Au moment de la conception du moule, il est souhaitable de le projeter en tenant compte de la position dans laquelle l'ébauche chauffée est chargée, la direction de son écoulement et la position du dégagement final des gaz. La forme de l'ébauche de l'invention est déterminée par la forme et le poids de la pièce moulée, ce facteur étant tout aussi important que la détermination de la position dans laquelle elle est chargée D'une manière fondamentale, une pièce moulée homogène peut être obtenue lorsque la quantité de l'écoulement de matière est réduite au minimum en donnant à l'ébauche une forme aussi voisine que possible de la taille de la pièce moulée. En outre, on alimente le moule métallique avec l'ébauche après avoir chauffé celle-ci à 70 'C-280 'C, la température dépendant de la matière première En général, la durée du chauffage requis est de 180-240 secondes et l'ébauche est chauffée consécutivement avec une alimentation intermittente ou continue, en utilisant un four de chauffe à plusieurs zones Pour pouvoir obtenir des pièces moulées homogènes, il est naturellement nécessaire d'effectuer un chauffage uniforme de même que de procéder à leur moulage dans un cycle prédéterminé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront très clairement à la lecture de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: Les Figures 1 A à D représentent les stades du procédé de moulage de l'invention; La Figure 2 représente la variation de pression et l'intervalle de temps pendant lequel la pression est appliquée; et La Figure 3 représente les positions d'arrêt de la coulisse de la presse à manivelle à l'aide d'angles de calage de la manivelle. En se référant aux figures, on peut comprendre aisément le procédé de moulage de l'invention La presse 1 est une presse de type mécanique dans laquelle une coulisse 2 est entraînée par un mécanisme à manivelle ou analogue. Un amortisseur 4 de moule est prévu sous un châssis de moulage 3, et des broches 5 dudit amortisseur de moule sont prévues de façon à traverser ledit châssis de moulage 3 pour se prolonger au-delà de sa surface Le plateau porte- moule 6 est équipé d'un moule métallique 7 La partie supérieure de moule aux matrices 7 a est fixée en-dessous de ladite coulisse 2, tandis que la partie inférieure de moule au poinçon 7 b est respectivement fixée audessus dudit plateau porte-moule mobile 6. Ledit plateau porte-moule mobile 6 est poussé vers le haut, d'environ 10 mm à partir du point mort inférieur, par l'amortisseur de moule 4 et est agencé de façon à pouvoir se déplacer à coulissement vers le haut et vers le b As avec la coulisse 2 au moment du moulage Ledit moule métallique 7 exige la présence d'une section de bordure cisaillée en gradins sur le pourtour du moule afin d'étanchéifier l'intérieur de ce dernier et d'empêcher la préforme chauffée m de s'écouler hors du moule Les dimensions normalisées de la tolérance de cette bordure sont de 0,025-0, 05 mm, tandis que sa dimension en hauteur est de 10 12 mm. Le moule métallique 7 est muni de broches 8 d'éjecteur de façon à faciliter l'enlèvement des pièces moulées après la fin des processus de moulage. On va maintenant expliquer les stades du moulage sous pression de la préforme chauffée, en se référant au cycle de presse représenté dans les figures On charge tout d'abord la préforme chauffée m dans le moule métallique (placé au-dessus du poinçon 7 b) On abaisse la coulisse 2 et on l'arrête en Pl qui se trouve dans la région dans laquelle est reçue la force de réaction de l'amortisseur de moule avant le point mort inférieur Le moment d'arrêt de la coulisse est déterminé en fonction du type de produits à mouler, mais il est généralement en-dessous de trois secondes. Toutefois, pour certains produits moulés, la coulisse n'a pas besoin d'être arrêtée du fait que la pression pendant la course de l'amortisseur de moule est adéquate, si bien que dans ce cas il est possible de donner au temps d'arrêt de la coulisse la valeur de zéro seconde La meilleure position pour arrêter la coulisse est située dans la région soumise à la force de réaction de l'amortisseur de moule seul La pression de moulage doit être de 10 50 % de celle régnant au point mort inférieur, et le dégagement gazeux doit être effectué pendant que la coulisse est arrêtée. Le temps d'arrêt de la coulisse doit être plus long que celui qui est nécessaire pour le dégagement des gaz. Toutefois, s'il devient trop long, le refroidissement de la préforme progresse de façon trop importante et a pour effet d'altérer défavorablement le moulage consécutif Par suite, il est important de déterminer avec précision la durée pendant laquelle la coulisse doit être arrêtée. On déclenche ensuite de nouveau le fonctionnement de la presse de façon à entralner le déplacement de la coulisse 2, en la laissant passer par le point mort inférieur P 2, puis on arrête une nouvelle fois la coulisse en position P 3 qui se trouve dans la région sujette à la force de réaction de l'amortisseur de moule seul Lorsque la coulisse 2 passe par le point mort inférieur P 2, indépendamment de la force de poussée vers le haut de l'amortisseur de moule 5, l'ébauche ou préforme m est comprimée par la pression de la presse et la matière est moulée en remplissant l'espace compris entre les parties du moule métallique La position d'arrêt précitée peut se trouver en un point quelconque à condition d'être dans la région dans laquelle la force de réaction de l'amortisseur de moule peut être reçue après le passage par le point mort inférieur Pendant le temps d'arrêt, le produit moulé est solidifié par refroidissement en étant maintenu à l'état de compression, et la pression convenable doit être de 10 50 % de la pression du moulage comme dans le processus de dégagement gazeux Une fois que la solidification par refroidissement précitée a été effectuée, on remet de nouveau en marche la presse et on arrête la coulisse au point mort supérieur, puis on extrait le produit moulé M. En ce qui concerne la région dans laquelle la coulisse doit être arrêtée dans les positions Pl et P 3 précitées, si la presse mécanique employée est une presse à manivelle, il se produit le phénomène dit de "collage" dans lequel la matrice reste collée sur le poinçon lorsque la coulisse est arrêtée immédiatement avant la position comprenant le point mort inférieur Par suite, il est nécessaire d'arrêter ladite coulisse juste avant la région critique dans laquelle la manivelle de la presse agit en tant que force de virage dans le processus de dégagement gazeux Toutefois, dans le processus de solidification par refroidissement, toute position arbitraire est acceptable aussi longtemps qu'elle se trouve au- delà de celle o la coulisse est passée par le point mort inférieur et est située dans la région dans laquelle la force de réaction de l'amortisseur de moule seul est reçue De plus, la région précitée dans laquelle la manivelle agit par un effet de virage, c'est-à-dire, la région dans laquelle il est dangereux d'arrêter la manivelle, ne peut pas être déterminée par la capacité de la presse seule, mais elle doit être déterminée en fonction des détails opératoires effectifs. Ceci est dû au fait que lorsque la presse fonctionne sous une pression voisine de sa capacité maximale, il est nécessaire d'élargir la région de non-arrêt de la coulisse, tandis que lorsque la presse fonctionne endessous de la force de compression correspondant à la capacité de la presse, la région ou intervalle de non-arrêt précité peut être rendu plus étroit. Comme expliqué ci-dessus, l'invention permet le dégagement gazeux complet de la matière dans le procédé de moulage par compression des matières plastiques, sous chauffage, et autorise la fabrication de produits exempts de bulles d'air, ou ayant une surface très lisse, améliorant ainsi la résistance des produits. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mouler des matières plastiques à la presse mécanique, caractérisé par le fait qu'un moule ( 7) métallique en deux parties est respectivement prévu d'une part sur une coulisse ( 2) entraînée par un mécanisme à manivelle et d'autre part sur le plateau mobile d'un amortisseur ( 4) de moule, une préforme (m) constituée en une matière plastique est chargée dans lesdites parties de moule après avoir été chauffée à une température à laquelle son moulage est effectué, les gaz sont dégagés de la matière par arrêt de l'entraînement de la coulisse de zéro à plusieurs secondes dans la région dans laquelle la force de réaction de l'amortisseur ( 4) de moule seul peut être reçue pendant le parcours de descente de la coulisse, la presse ( 1) est remise en marche de façon à presser le plateau ( 6) porte-moule mobile au point mort inférieur de la presse ( 1), sur le lit de presse afin d'effectuer la compression et le formage da la préforme (m), et de façon à arrêter de nouveau la coulisse ( 2) dans la région propre à recevoir la force de réaction de l'amortisseur ( 4) de moule seul pendant le mouvement de remontée de la coulisse ( 2) en refroidissant et solidifiant de cette façon le produit ainsi moulé par compression. 2. Procédé de moulage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la force de compression en position d'arrêt de la coulisse aux environs dudit point mort inférieur est de 10 à 50 % de la pression de moulage régnant audit point mort inférieur. 3. Procédé de moulage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite préforme est une préforme chaude,chauffée à 700 C 280 'C. 4. Procédé de moulage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le temps d'arrêt de ladite coulisse est de O à 3 secondes dans le stade de dégagement gazeux avant le point mort inférieur, et que le refroidissement et solidification après passage du point mort inférieur est de 5 à 40 secondes. 5. Procédé de moulage selon la revendication 1, caractérise par le fait que ladite préforme est constituée en matière thermoplastique renforcée par de la fibre de verre ou analogue.