Brevet FR2539670A1 — publié le 19840727

La présente invention est du domaine du moulage de substances fluides à chaud et consistantes à froid pour les conditionner en petites unités d'utilisation, et elle a pour objet un procédé et un dispositif de moulage permettant de réaliser cette opération de façon automatique et à cadence élevée. On connait notamment par les brevets FR 2 195 935 (PRECISION FLEXMOLD, Inc), FR 2 443 324 (BERTIN et Cie), US 3 815 863 (ANDEWEG), DE 2 165 280 (VEB RERAMISCHE WERKE), US 2 124 871 ainsi que par la demande FR 79 27379 (CHARRIN) des procédés et dispositifs de moulage suivant lesquels le moule est une empreinte à paroi élastique dans laquelle la substance est coulée et mise à refroidir ; certains de ces brevets préconisent de disposer l'empreinte de moulage dans une enceinte dans laquelle le vide peut être établi de manière à libérer la pièce moulée après solidification. Ces techniques paraissent s'appliquer au moulage d'objets (pièces d'échecs, tête de poupée) ayant une valeur unitaire suffisante pour tolérer la préhension manuelle des objets après moulage. ta présente invention, bien qu'ins- pirée par les techniques sus-indiquees, vise le moulage 'ob- jets de valeur unitaire assez faible, par exemple de produits consommables, et elle se propose de rendre totalement automatique et à cadence élevée les opération s de moulage et de démoulage de ces unités de produits. On va tout d'abord décrire dans sa plus grande généralité un dispositif unitaire permettant le moulage et le démoulage automatique d'une unité, puis on décrira le procédé d'utilisation de ce dispositif, puis enfin une machine grâce à laquelle le procédé pourra être mis en oeuvre de façon automatique et avec une cadence élevée de production des unités de produit. Selon la présente invention, un dispositif de moulage d'une substance consistante à froid et fluide à chaud, ledit dispositif mettant en oeuvre au moins une matrice ou empreinte à paroi mince, souple et élastique destinée à recevoir ladite substance, ladite matrice étant disposée dans une enceinte dont elle constitue une paroi déformable, est caractérisé d'une manière générale en ce que ladite enceinte est remplie, autour de la matrice au moins, d'un liquide et en ce que ladite enceinte est pourvue d'une entrée et d'une sortie pour le passage dudit liquide. De pre- férence le liquide utilitaire est de l'eau ou une solution aqueuse de glycol par exemple. Le fait que la matrice, ou empreinte de moulage, baigne dans un liquide et que ce liquide peut être éventuellement remplacé par un liquide plus froid a pour résultat que la substance présente dans l'empreinte peut être refroidie très rapidement sans qu'il y ait à craindre un rechauffement progressif de cette dernière puisque grâce à l'entrée et à la sortie dont est pourvue l'enceinte le liquide peut être remplacé facilement ; on notera que l'eau ou autre solution aqueuse est un excellent agent caloporteur permettant d'évacuer les calories. Un second résultat de la possibilité d'introduire ou de retirer du liquide de l'enceinte provient de ce que le liquide est utilisé comme fluide hydraulique pour faire pression sur la paroi déformable que constitue l'empreinte et la "retourner" à la manière d'un doigt de gant vers l'extérieur de l'enceinte et libérer ainsi l'unité de produit moulé. On notera que si. l'on utilisait, au lieu du liquide préconisé par l'invention, de l'air comprimé, le résultat obtenu différerait complètement ce celui de l'invention : en effet, en premier lieu, l'air présent autour de-la paroi de l'empreinte n'aurait pas la capacité calorifique nécessaire pour absorber rapidement la chaleur de la substance liquide chaude et la refroidir, de plus et en second lieu,l'expérience a montré que l'air comprimé utilisé pour "retourner" l'empreinte effectuait cette opération de façon brutale et difficilement contrôlable et finalement préjudiciable à l'aspect du produit démoulé ; ces dernières difficu#ltés sont vraisemblablement dues au caractère compressible de l'air utilisé comme fluide hydraulique. Ainsi grâce au dispositif susdécrit dans sa généralité, on peut proposer un procédé de moulage comprenant une phase de mise en moule d'une substance à l'état liquide, une phase de refroidissement de ladite subtance pour la faire passer à l'état solide, ledit procédé etant caractérisé d'une manière générale en ce que le démoulage de ladite susbtance est opéré en introduisant dans ladite enceinte une quantité de liquide supplémentaire sensiblement égale au volume occupé, dans ladite enceinte, par ladite matrice au moins, ce par quoi ladite matrice est "retournée à l'extérieur de l'enceinte et la substance moulée est libérée ; l'opération consécutive à celle du démoulage consiste à retirer de ladite enceinte la quantité de liquide introduite pour opérer le démoulage ; de préférence et consécutivement à l'une des opérations précitées d'introduction et de retrait d'une certaine quantité de liquide, la quasi totalité du liquide présent dans ladite enceinte est remplacée par du liquide refroidi. La présente invention propose en outre une machine constituant un exemple de mise en oeuvre des moyens généraux et du procédé sus-décrit, en vue du moulage automatique à cadence élevée, ladite machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité d'enceintes en forme de barres creuses comportant chacune une pluralité d'empreintes r lesdites barres étant disposées horizontalement côte à côte et articulées les unes aux autres pour former un tapis se refermant sur lui-même autour d'au moins un axe horizontal, chaque barre comportant à chacune de ses extrémités un ajwtåge à clapet constituant lesdites entrée et sortie de liquide. La machine de l'invention comporte enoutre des moyens pour faire avancer pas à pas lesdites barres le long d'un trajet de refroidissement successivement depuis un poste de mise en moule dans lequel lesdites empreintes ont leur orifice d'introduction de la substance tourné vers le haut, jusqu'à un poste de démoulage dans lequel lesdites empreintes ont leur orifice d'introduction de la substance tourné vers le bas. Dans une telle machine, on a choisi de regrouper au poste de démoulagé les opérations d' éjection des produits moulés par "retournement" des empreintes, d'échange du liquide présent par du liquide refroidi et de remise des empreintes à leur état initial c'est-à-dire à l'état dans lequel, situées à l'intérieur de l'enceinte, elles sont aptes à recevoir la substance fluide chaude ; pour ce faire, ledit poste de démoulage comporte des premiers moyens pour ouvrir ladite entrée et ladite sortie et faire circuler dans ladite barre du liquide refroidi en quantité au moins égale à la contenance de ladite barre de manière que le liquide présent dans ladite barre soit le plus froid possible.Il comporte des seconds moyens pour fermer ladite sortie et injecter par pression dans ladite barre une quantité de liquide correspondant à environ deux fois le volume occupé par les empreintes à#l'intérieur de ladite barre de manière à "retourner" vers l'extérieur lesdites empreintes et à démouler la substance qu'elles contiennent. Il comporte des troisièmes moyens pour fermer ladite entrée et ouvrir ladite sortie et retirer par dépression une quantité de liquide sensiblement égale à la quantité correspondant à environ deux fois le volume des empreintes, de manière à les "retourner" vers l'intérieur de la barre. Il comporte enfin des quatrièmes moyens pour refermer ladite sortie, ladite barre étant alors en état de recevoir au poste de moulage, la substance fluide chaude. Suivant une autre caractéristique ladite machine comporte un circuit de liquide pourvu de moyens de réfrigération, et d'une pompe destinée à créer en aval d'elle-même ladite pression et en amont d'elle-même ladite dépression, ledit circuit se refermant sur le poste de démoulage. Suivant une dernière caractéristique le poste de la machine sus-visée, le poste de moulage comporte une pompe multiple comportant autant de doseurs qu'une barre comporte d'empreintes. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront dans la description qui va être faite en relation avec les figures schématiques des planches annexées dans lesquelles - la fig.1 est une illustration schématique des moyens généraux de l'invention et de leur procédé de mise en oeuvre, - la fig.2 est une coupe longitudinale d'une des barres multi-empreintes d'une machine de moulage de l'invention appliquant le procédé précédent, - la fig.3 est une coupe transversale de la même, - la fig.4 est un schéma général d'une machine de l'invention et de l'installation environnante, et - la fig.5 est un schéma général de la machine de l'invention vue suivant une direction perpendiculaire à celle de la représentation précédente. Sur la fig.l un dispositif de l1in- vention dans sa forme élémentaire et générale est représenté à plusieurs stades de sa mise en oeuvre. Ce dispositif est essentiellement constitué d'une enceinte 1 comportant une paroi 2 élastique formant empreinte 3 de moulage tandis que les autres parties de la paroi de l'enceinte sont rigides ; l'empreinte de moulage est normalement disposé à l'intérieur de l'enceinte ; l'empreinte est destinée à recevoir une substance 4 consistante à froid et fluide à chaud. Suivant l'invention, l'enceinte 1 est pourvue d'une entrée E et d'une sortie S et elle est remplie d'un liquide 5 de préférence aqueux. Le procédé de l'invention consiste essentiellement à retourner l'empreinte après durcissement de la substance par introduction d'une quantité supplémentaire de liquide environ égale au double du volume occupé par l'empreinte dans l'enceinte puis à ramener l'empreinte à sa position initiale par retrait de la quantité supplémentaire de liquide précédemment introduite. Comme on l'a indiqué plus haut, le liquide a à la fois pour fonction de refroidir la substance et de manoeuvrer hydrauliquement l'empreinte pour la placer soit à l'extérieur de l'enceinte soit à l'inte- rieur de l'enceinte en la retournant elle-même à la manière d'un doigt de gant. De manière plus détaillée, les stades du procédé sont les suivants: a) l'empreinte étant disposée à l'intérieur de l'enceinte et les entrée et sortie E et S de cette dernière étant fer mées, on coule dans l'empreinte la substance à l'état fluide; b) on laisse se refroidir la substance par échange thermique avec le liquide de l'enceinte plus froid ; après durcisse ment de la substance, on peut même retourner 1 enceinte l'orifice 6 de l'empreinte étant alors orienté vers le bas c) faire circuler, en ouvrant l'entrée et la sortie, du liquide refroidi dans l'enceinte de manière à y remplacer le liquide légèrement réchauffé par la substance ; d) refermer la sortie de l'enceinte, l'entrée restant ouverte et étant soumise à une pression du liquide ; sous l'effet de la pression la paroi 2 de l'empreinte est retournée sur elle-même et placée à l'extérieur de l'enceinte et la substance consistante s'y trouvant est expulsée ; e) refermer l'entrée et ouvrir la sortie sur une conduite où le liquide est en dépression ; la pression atmosphérique ramène alors au fur et à mesure du retrait du liquide, l'em- preinte à l'intérieur de l'enceinte f) après retrait de la quantité supplémentaire de liquide précédemment introduite, l'entrée et la sortie sont refer mëes ; le dispositif de moulage est alors revenu à son état initial et le cycle sus-décrit peut recommencer. Dans l'exemple qui va suivre, les stades c, d, e, f, sont réalisés en un seul et même poste dit de démoulage dans lequel l'empreinte a son orifice 6 tourné vers le bas ; ce n'est qu'ultérieurement que 1 'encein- te sera retournée pour être placée, orifice 6 tourné vers le haut, au poste de moulage, ou encore de remplissage. On notera aussi que le remplacement du liquide de 1 'encein- te par du liquide plus froid peut être encore effectué soit après le stade d, soit après le stade e ; il apparait toutefois plus avantageux de parachever le durcissement de la substance par l'apport du liquide refroidi alors que cette dernière est encore dans l'empreinte. On va maintenant décrire une machine mettant en oeuvre le procédé sus-décrit destinée à la production automatique et à cadence élevée de petites unités de produits consommables tels que suppositoires par exemple. Sur les fig.2 et 3 on a représenté en coupe une enceinte multi-empreintes 1 en forme de barre tubulaire fermée à ses extrémités ; ces extrémités sont pourvuesd'ajutages reliés à des clapets 10 et 11 respectivement d'entrez et de sortie ; ces clapets sont des clapets, à bille par exemple, qui interdisent normalement le passage du liquide 5 de l'intérieur à l'extérieur de l'enceinte. Les empreintes 2 sont maintenues fixées de façon étanche dans des ouvertures 12 de l'une des faces de la barre par une plaque 13 de couverture. La fig.2 représente une barre au stade d sus-décrit, c'est-à-dire présente au poste de démoulage matérialisé par des raccords co-axiaux mobiles axialement 14 et 15 destinés à pénétrer dans des alèsages 16 et 17 des clapets ; les raccords 14 et i5 sont mus axialement par des vérins, pneumatiques par exemple,et ils sont raccordés par l'intermédiaire d'eiectrovannes respectivement 18 et 19 à un circuit de liquide qui sera décrit plus loin. On remarque que le raccord 15 correspondant au clapet 11 de la sortie S de l'enceinte comporte un doigt 20 destiné à ouvrir le clapet lorsque le raccord penètre dans l'alésage 17 cette disposition est nécessaire puisque le clapet aurait normalement pour fonction d'empêcher la sortie du liquide. Sur la fig.3 une barre- 1 se trouve au stade a de la fig.1 après avoir reçu une certaine quantité de substance 4 à mouler en provenance d'une pompe doseuse 21. Sur les fig.4 et 5 une machine de moulage est essentiellement constituée de deux chaines telles que 23 supportant une pluralité de barres 1 et servant de moyensd'articulation des barres les unes aux autres pour en faire une sorte de tapis 24 se refermant sur lui-même autour d'axes horizontaux 25 et 26 ; ces axes sont par exemple les axes des arbres des roues crantées encrantant dans ladite chaîne. Sur la fig.4 plus particulièrement on a représenté l'ensemble d'installation vucdans une direction perpendiculaire à la précédente. On remarque sur cette figure des cuves d'alimentation 30 et 31 de la pompe doseuse 21, la cuve 30 étant pourvue d'un brassoir 32. On remarque aussi sur cette figure un circuit de liquide de refroidissement se refermant sur une barre 1 à travers les électrovannes 18 et 19 ; ce circuit comprend une pompe 33 maintenant en permanence en surpression le liquide dans un réservoir 34 situé en amont de l'électrovanne 18 et maintenant aussi en permanence en dépression le liquide dans un réservoir 35 situé en aval de l'électrovanne 19. Un bac tampon 36 est compris dans un circuit de dérivation 37 permettant à la pompe 33 de fonctionner en permanence tout en respectant les pressions de consigne dans les réservoirs 34 et 35. Le bac 36 sert encore à recevoir des purges en provenance des barres et des raccords. Un groupe frigorifique 38 assure le refroidissement du liquide contenu dans le- réservoir 34. On remarque encore sur la fig.3 un tapis roulant 40 disposé au-dessous d'une barre au poste de démoulage, destiné à recevoir les unités moulés après leur expulsion des empreintes. Revenant au fonctionnement du poste de démoulage et en relation plus précisément avec la fig.2, les opérations sont les suivantes 10) positionnement de la barre en regard des raccords 14 et 15 20) déplacement des raccords 14 et 15 qui pénètrent respectivement dans les alèsages 16 et 17 30) ouverture des vannes 18 et 19 entraînant la circulation et l'échange du liquide présent dans la barre 40) fermeture de la vanne 19, retournement des empreintes vers l'extérieur et expulsion des unités moulés 50) fermeture de la vanne 18 et ouverture de la vanne 19, retournement inverse des empreintes vers l'intérieur de la barre ; 60) fermeture de la vanne 19. Pendant les opérations précédentes une barre 1' se trouver en position de moulage au-dessous de la pompe doseuse et reçoit des quantités dosées de substance à mouler. De préférence, la suite des opérations sus-visées dans l'ordre indiqué ou dans un ordre différent, ainsi que les paramètres de durée, de pression, de température, etc... sont commandés et/ou réglés par un automate programmable. La présente invention, tant dans son procédé que dans ses moyens de mise en oeuvre, trouve son application notamment dans le conditionnement de produits phar maceutiques tels que suppositoires, dragées, de produits cosmétiques, tels que bâtons de rouge à lèvre, de fards, de produits alimentaires tels que bonbons, bouchées en chocolat, fromage fondu et d'une manière générale dans le oonditionnement en petites unités de consommation ou d'utilisation de substances consistantes à froid et se liquéfiant à la chaleur. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de moulage d'une substance (4) consistante à froid et fluide à chaud, ledit dispositif mettant en oeuvre au moins une matrice ou empreinte (3) à paroi 2) mince, souple et élastique destinéeà recevoir ladi te substance, ladite matrice étant disposée dans une enceinte (1) dont elle constitue une paroi déformable, caractérisé en ce que ladite enceinte (1) est remplie, autour de la matrice au moins, d'un liquide (4),et en ce que ladite enceinte est pour vue d'une entrée (E) et d'une sortie (S) pour le passa ge dudit liquide 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit liquide est une solution aqueuse 3.- Procédé de moulage comprenant une phase de mise en moule d'une substance à l'état liquide, une phase de refroi dissement de ladite substance pour la faire passer à l'état solide, et une phase de démoulage de ladite sub stance à l'état solide, ledit procédé mettant en oeuvre un dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le démoulage de ladite substance est opéré en introduisant dans ladite enceinte une quantité de liquide supplémentaire sensiblement éga le au volume occupé, dans ladite enceinte, par ladite matrice au moins, ce par quoi ladite matrice est "retour née à l'extérieur de l'enceinte et la substance moulée est libérée 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération consécutive à celle du démoulage, consiste à retirer de ladite enceinte la quantité de liquide introduite pour opérer le démoulage 5.- Procéde selon la revendication 4, caractérisé en ce qué, consécutivement à l'une des opérations précitées d'introduction et de re trait d'une certaine quantité de liquide, la quasi totali té du liquide présent dans ladite enceinte est remplacée par du liquide refroidi 6.- Machine destinée a la mise en oeuvre, en vue du moulage automatique à cadence élevée, d'un procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'elle comprend une plura lité d'enceintes en forme de barres (1) creuses compor tant chacune une pluralité d'empreintes, lesdites barres étant disposées horizontalement côte à côte et articulées les unes aux autres pour former un tapis (24) se- refer- mant sur lui-meme autour d'au moins un axe horizontal (25,26), chaque barre comportant à chacune de ses extrémi tés un ajustage (10, 11) à clapet constituant lesdites en trée (E) et sortie (S) de liquide 7.- Machine selon la revendication 6, caractérisé par des moyens pour faire avancer pas à pas lesdites barres le long d'un trajet de refroidis sement successivement depuis un poste de mise en moule dans lequel lesdites empreintes ont leur orifice (6 )- d'in troduction de la substance tourné vers le bas, jusqu'à un poste de démoulage dans lequel lesdites empreintes ont leur orifice (6) d'introduction de la substance tourné vers le haut 8.- Machine selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit poste de démou lage comporte des moyens pour - ouvrir ladite entrée et ladite sortie et faire circuler dans ladite barre du liquide refroidi en quantité au moins égale à la contenance de ladite barre de manière que le liquide présent dans ladite barre soit le plus froid pos sible, - fermer ladite sortie et injecter par pression dans la dite barre une quantité de liquide correspondant à en viron deux fois le volume occupé par les empreintes a l'intérieur de ladite barre de manière à "retourner" vers l'extérieur lesdites empreintes et à démouler la substan ce qu'elles contiennent, - fermer ladite entrée et ouvrir ladite sortie et retirer par dépression une-quantité de liquide sensiblement éga le à la quantité correspondant à environ deux fois le vo lume des empreintes, de manière à. les "retourner" vers l'intérieur de la barre, - refermer ladite sortie, ladite barre étant alors en état de recevoir au poste de moulage, la substance fluide chaude 9.- Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite machine comporte un circuit de liquide pourvu de moyens de réfrigération, et d'une pompe destinée à créer en aval d'elle-même ladi te pression. et en amont d'elle-même ladite dépression, ledit circuit se refermant sur le poste de démoulage 10.- Machine selon la revendication 9, caractérisée : en ce que ledit poste de moulage comporte une pompe multiple comportant autant de doseurs qu'une barre comporte d'empreintes.