Brevet FR2540037A1 — publié le 19840803

"Procédé de fabrication d'une pièce en matière synthétique alvéolaire et pièces obtenues". La présente invention concerne un procédé de fabri- cation d'une pièce en matière synthétique alvéolaire ou expansée tel que du polystyrène par moulage par injection ainsi que les pièces obtenues. Les multiples avantages des matières synthétiques expansées telles que le polystyrène, ont entraîné un développement important de l'utilisation de cette matière pour la fabrication des pièces les plus différentes utilisant les caractéristiques d'isolation, de rigidité et de légèreté de ce matériau. C'est ainsi qu'un domaine important d'utilisa- tion de telles matières expansées est le bâtiment pour la fabri- cation d'entrevous entre autre en polystyrène expansé ou encore la fabrication d'éléments de calage utilisés pour l'emballage des produits fragiles, tels que l'appareillage électronique ménager (télévision, récepteur radio, chaîne HIFI, etc). Suivant la résistance que doit présenter la pièce, on modifie la densité du polystyrène lors du moulage par injection. Ainsi, pour la réalisation d'entrevous en polystyrène expansé, il faut tenir compte d'un cahier des charges qui veut que les hourdis ainsi réalisés puissent résister à une charge de 150 da N, ce qui nécessite la réalisation de pièces ayant une densité d'environ à 25 gr/l Or, malgré cela, les becquets d'appui des entrevous constituent l'élément le plus fragile Il faut donc que, tenant compte de l'épaisseur et de la structure de ces becquets, la densité de l'ensemble du produit soit choisie pour que ces becquets résistent aux charges prévues. Or, l'augmentation du coût des matières premières et du combustible (nécessaire pour le moulage par injection), se traduisent par un coût relativement élevé des produits, mettant en cause sa compétitivité. Des problèmes de même nature se posent pour des pièces utilisées sensiblement dans des conditions similaires telles que par exemple des pièces de calage servant aux appareils électroniques Ces pièces de calage sont en forme d'anneaux ou de flasques de section rectangulaire, qui entourent le bottier parallélépipédique de l'appareil électronique, pour assurer son positionnement dans la boite de carton et permettre l'empilage des bottes. De façon générale, les pièces du type de celles ci- dessus, ont une certaine forme, mais uniquement certaines parties de la pièce doivent présenter une résistance appropriée, les autres parties ne constituant que le remplissage nécessaire du volume. Il en résulte donc une perte de matière et de coût de fabrication. La présente invention a pour but de créer un procédé de fabrication de pièces en matière synthétique expansée notamment en polystyrène par moulage par injection, permettant de réaliser une économie importante de matière et de poids sans réduction des caractéristiques de résistance du produit réalisé, en adaptant la structure du produit à sa fonction. A cet effet, l'invention concerne un procédé * caractérisé en ce que, au cours d'une première étape, on réalise une ébauche d'une première partie de la pièce par le remplissage d'une première cavité de moulage à l'aide d'une matière d'un premier type puis au cours d'une seconde phase, on transfère cette ébauche dans un moule de fabrication pour effectuer le remplissage normalement autour ou contre l'ébauche à l'aide d'une matière d'un second type puis on fait suivre à l'ensemble ainsi réalisé, le cycle normal de fabrication. Suivant une caractéristique intéressante, les deux matériaux sont des matériaux de même type mais de densité différente. Suivant une autre caractéristique, lorsque l'invention est appliquée à un cycle de fabrication utili- sant un moule chaud et un moule froid (procédé Ritter), l'ébauche est placée dans le moule chaud. Le procédé selon l'invention offre des avantages considérables tant à la fabrication qu'à la diffusion et à l'utilisation des pièces ainsi réalisées. En effet, le procédé se distingue totalement du procédé de fabrication consistant à mouler une pièce avec des inserts car les inserts sont réalisés selon un procédé distinct et ne constituent pas des ébauches de parties de pièces. Les inserts utilisés actuellement sont dès pièces dont l'injection est terminée, c'est-à-dire dont le traitement thermique est terminé et ces pièces sont- aux dimensions définitives. Contrairement à cela, le procédé, selon l'invention, consiste à réaliser des ébauches successives de parties de la pièce-puis lorsque toutes les ébauches sont faites, à effectuer le traitement thermique (cuisson) définitif, traitement au cours duquel la pièce est mise-aux dimensions définitives Au-cours de cette phase finale, toutes les ébauches sont cuites à la température définitive et sont expansées, ce qui assure l'inter- pénétration des surfaces de jonction des différentes ébauches et par suite une excellente solidarisation des parties (ébauches) entre elles augmentant la résistance mécanique de l'ensemble Une telle liaison par imbrication des surfaces de contact, par déformation locale de ces surfaces, interpénétration par les billes de matière expansée, etc, n'est pas possible dans le cas d'inserts puisque ceux-ci sont nécessairement des pièces terminées D'ailleurs, cela est même nécessaire car les ébauches n'auraient pas la résistance nécessaire aux manipulations, au stockage et au transport. L'invention concerne également les produits obtenus par la mise en oeuvre du procédé. Ces produits ou pièces moulées en plusieurs étapes ont des caractéristiques intéressantes liées à la forme des différentes parties de renforcement. Selon une première caractéristique, la pièce est constituée par un entrevous comportant des éléments de renforcement choisis dans le groupe formé par une voûte, une structure à cornières et à traverses, des cornières latérales, ces éléments de renforcement étant en un matériau plus résistant que le matériau dans lequel ces éléments sont partiellement noyés. Suivant une autre caractéristique, la pièce est constituée par une cale pour appareillage notamment électroménager comportant des éléments de renforcement choisis dans le groupe formé par des coins, des longerons, des croix, des plaques réalisés en un matériau plus résistant que le matériau dans lequel ces éléments sont au moins partiellement noyés. Suivant une autre caractéristique, la pièce est constituée mar une boite, caisse à poissons, cageot à fruits, munie au moins partiellement d'un entourage de renforcement en un natériau plus résistant que les autres parties de la boîte. Suivant une autre caractéristique, le matériau constituant les éléments de renforcement est le même que celui constituant les autres parties de la pièce mais sa densité est plus forte. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est un schéma d'un entrevous en polystyrène expansé mis en place sur deux poutrelles, Les figures 2 A et 2 B montrent respectivement une vue en coupe, une vue en perspective d'une cale pour appareil électroménager. Les figures 3 A et 3 B sont deux vues en coupe d'un hourdis et d'une cale, suivant l'invention, Les figures 4 A et 4 B représentent les deux étapes principales du procédé de fabrication de produits, selon l'invention, Les figures 5 à 13 sont des vues en perspective de différents produits, selon l'invention, les parties de renforcement étant représentées en traits pleins et en grisaille, et le contour des pièces en traits fins. Selon la figure 1, l'entrevous connu 1 réalisé en polystyrène expansé, comporte deux becquets latéraux 2 par lesquels l'entrevous 1 repose sur les ailes des poutrelles 3 La figure 1 montre la ligne de rupture 4 possible au niveau de chacune des becquets 2. Pour éviter cette rupture, il est nécessaire de réaliser le hourdis 1 en polystyrène expansé, avec une densité relativement élevée de l'ordre de 25 à 30 gr/l pour satisfaire aux conditions de charge auxquelles doit théoriquement résister cet entrevous. Les figures 2 A et 2 B montrent une cale 5 en forme d'anneau rectangulaire munie d'une ouverture 6 dont la forme par exemple rectangulaire est adaptée à celle du boîtier de l'appareil à emballer La cale 5 se met en place sur le bottier comme le montre la figure 2 B. Dans ces conditions, seule-la partie au droit de l'appareil, c'est-à-dire de l'ouverture 6 dans chacune des quatre directions, doit résister au poids de l'appareil et l'en- semble de la cale 5-doit résister au poids de plusieurs appareils empilés les uns au-dessus des autres. Or, si cette cale 5 était réalisée avec une faible densité, le volume, relativement important de la cale, lui permettrait de résister à la charge résultant de l'empilage de plusieurs produits mais les contraintes locales très élevées qui s'exercent au niveau de la fenêtre 6 ne pourraient être transmises par un polystyrène de faible densité Aussi est- il nécessaire d'augmenter la densité d'ensemble du produit, c'est-à-dire de passer d'une densité de 15 gr/l à par exemple une densité de gr/l. Les figures 3 A et 3 B montrent schématiquement un entrevous et une pièce de calage fabriqués selon l'invention. L'entrevous 10 de la figure 3 A se compose d'une partie de renforcement 11, intérieure, entourée d'une partie 12 donnant la forme globale appropriée mais n'ayant qu'une fonction de support très réduite. La cale d'emballage 12 ', selon la figure 3 B, se compose d'une partie renforcée 13 et d'une partie exté- rieure 14 Cela suppose que l'orientation de la pièce ne soit pas quelconque et que la partie renforcée 13 serve toujours de support à l'objet à emballer (c'est-à-dire que la partie 13-se trouve en dessous de la partie correspon- dante de la pièce). Le procédé de fabrication de pièces telles que celles données à titre d'exemples aux figures 3 A et 3 B sera décrit ci-après à l'aide des figures 4 A 4 B. La figure 4 A montre une première étape du procédé Au cours de cette première étape, on réalise le remplissage de l'ébauche 15 correspondant à une partie de la pièce Ce remplissage se fait par injection d'un premier type de matière dans la cavité 16 du moule 17. Puis cette matière ainsi injectée est cuite partiellement (c'est-à-dire élévation de température suffisante pour assurer la mise et sa tenue en forme de la matière à 254 OG 37 7 - l'intérieur de la cavité de moulage 16) Cette mise en forme n'est toutefois pas poussée jusqu'à la limite définitive. Selon la figure 4 B, au cours d'une étape suivante (par exemple la deuxième et unique étape suivante), l'ébauche 15 réalisée est transférée et déposée comme indiqué ci-dessus dans la cavité 18 du moule 19, puis la matière correspond par exemple à un second type pour former la seconde partie de la pièce, et est injectée dans la cavité 18 autour de l'ébauche. Après le remplissage définitif de la cavité 18, la pièce se trouve remplie avec deux matières différentes, et lecycle de fabrication normal peut être lancé (cuisson, expansion, refroidissement et éjection). Il suffit de multiplier le nombre d'ébauches 15 pour qu'en définitive, le moule fabriquant la pièce soit rempli d'autant de matières différentes qu'il y a d'ébauches, plus une, qui est la matière de remplissage définitif de la cavité 18. Selon le procédé décrit ci-dessus, le matériau utilisé pour réaliser le remplissage définitif de la seconde partie de la pièce-dans la cavité 18, peut être la même matière ou une matière différente de celle utilisée pour l'ébauche 15. En général, comme l'ébauche 15 est destinée à former l'armature de la pièce, sa résistance doit être plus grande que celle des autres parties de la pièce aussi sa densité doit-elle être plus forte que celle des autres parties de la pièce Pour cela, lors de la réalisation de l'ébauche, on forme une ébauche de densité élevée, appropriée, alors que pour le remplissage de la seconde partie ou des parties suivantes, on réalise une densité moindre, en dégradé pour les ébauches succes - sives ou variant suivant-un ordre déterminé. Il est essentiel que les opérations de moulage réalisées dans les phases précédant la phase finale soient au moins partiellement des opérations de prémoulage c'est-à-dire donnant une ébauche et non un produit ayant sa forme définitive. Il faut que cette ébauche 15 ou les ébauches successives, soient suffisamment solides pour être transférées et déposées dans le moule fabriquant la pièce définitive et que l'ébauche ne soit pas détruite au cours de l'opé- ration de remplissage final de la pièce. Pour améliorer la solidité du produit fabriqué ainsi que la résistance mécanique non seulement des diffé- rentes parties de-la pièce, mais également de l'ensemble de la pièce, il est important que les différentes ébauches soient solidarisées l'une à l'autre au niveau de leur surface intermédiaire (c'est-à-dire les surfaces suivant lesquelles les ébauches sont en contact l'une avec l'autre). Cette liaison entre les différentes parties de la pièce est réalisée au cours de l'opération de moulage de la pièce qui consiste à faire la cuisson à la température définitive de la vapeur telle que le polystyrène). Différentes installations non représentées peuvent être utilisées pour la mise en oeuvre du procédé selon l'in- vention et ces installations ne nécessitent d'autres trans- formations que la modification des moules. Le procédé, selon l'invention, peut être utilisé sur des machines traditionnelles Dans le cas d'une pièce en deux parties, selon l'invention, le moulage traditionnel se compose de deux moules, l'un pour la première ébauche, l'autre pour la forme définitive Ces moules sont comme cela est connu alternativement chauffés puis refroidis pour le démoulage. Le procédé selon l'invention peut également s'utiliser sur une machine à moules chaud et froid développée au cours de ces récentes années Dans ce cas, le remplissage définitif se fait dans le moule chaud. Enfin, le procédé peut se mettre en oeuvre sur les machines dites "Process", c'est-à-dire qui comportent 2540 C 37 des moyens permettant de faire un vide partiel à l'intérieur des moules pour accélérer le refroidissement des pièces et réduire le cycle de travail En effet, ce procédé n'a aucune influence sur le procédé de moulage. Les figures 5 à 13 sont des vues en perspective de différentes pièces, selon l'invention, dans lesquelles les éléments de renforcement sont représentés avec des traits foncés et les faces de ces éléments sont en grisaille alors que le contour apparent des pièces complètes est représenté en traits fins. La figure 5 montre un premier mode de réalisa- tion d'un entrevous selon l'invention Cet entrevous 30 comporte une voûte de renforcement 31 munie de trous 32 d'allégement Cette voûte 31 est prise en sandwich entre la partie supérieure 33 et la partie inférieure 34 Cette partie inférieure 34 est prolongée d'un côté (à droite selon la figure 5) par une plaque 35 destinée à recouvrir par le bas la poutrelle (non représentée) qui reçoit l'entrevous. Ce prolongement 35 est nécessaire pour assurer à la fois l'isolation et la continuité du plafond. La figure 6 montre un second mode de réalisation d'un entrevous 40, selon l'invention Ce second mode se distingue du mode de réalisation de la figure 5 par l'élément de renforcement 41 en forme de grille comprenant des cornières latérales 42 et des éléments transversaux 43. Cette structure est choisie pour alléger l'élément de renforcement 41 sans l'affaiklir A l'intérieur du contour de cet entrevous 40, les volumes et cavités autres que celles occupées par l'élément de renforcement 41, sont occupés par une matière de densité plus faible assurant simplement la forme de l'ensemble et le remplissage. La figure 7 montre un troisième mode de réalisa- tion d'un entrevous 50 selon l'invention Cet entrevous dont la forme extérieure est analogue à celle des deux modes de réalisation précédents, comporte deux longerons de renforcement 51 suivant les bords latéraux, pour renforcer la partie la plus fragile de l'entrevous au niveau des becquets par lesquels il s'appuie sur les poutrelles Les autres parties de cet entrevous 50 sont constituées par un matériau léger de densité appropriée, toutefois supérieure à la densité de la matière de remplissage des modes de réalisation des figures 5 et 6 puisque la partie centrale 52 doit assurer non seulement la liaison entre les deux longerons 51 et 42 et le remplissage mais elle doit également résister aux efforts qui s'exercent sur cette partie 0 centrale Ce mode de réalisation permet toutefois d'arriver à un entrevous beaucoup plus léger que les entrevous connus. La figure 8 montre une cale pour du matériel électroménager Pour cette cale 60, l'élément important est constitué par les renforcements de coins 61 reliés par des branches 62 assurant simplement la liaison entre les coins 61. La cale 70 de la figure 9 se caractérise par les bords 71 des ailes en équerre 72 Ces bords 71 sont renforcés par une matière de densité supérieure à celle des ailes 72 La cale 80 de la figure 10 se distingue par une ossature 81 à section en forme de croix-et des parallélépipèdes de remplissage 82 donnant à l'ensemble une forme parallélépipédique rectangle. La cale 9 Q de la figure 11 se distingue par une plaque de renforcement 91 et une partie non renforcée 92, l'ensemble formant un bloc. La figure 12 montre une botte composée d'une botte 100 composée d'une ceinture extérieure 101 et d'une garniture intérieure 102 délimitant une cavité 103 destinée à recevoir l'objet à emballer. La ceinture 101 assure le renforcement et est à forte densité alors que la partie 102 est réalisée en un matériau de densité plus faible puisque cette partie n'assure que le remplissage et la tenue de 2540 G 37 l'objet placé dans la cavité 103. La figure 13 montre une variante 110 de cadres selon la figure 12 Ce cadre se compose d'une ceinture 111 de forme bombée et dont le fond est plat. La figure 14 montre une autre forme de boite 120 dont le bord supérieur 121 est en un matériau différent du corps 122 proprement dit de la boite. Les figures 15 et 16 représentent des inserts de renforcement, la figure 15 montrant un insert 130 muni de zones renforcées 131 et la figure 16, un support 140 en forme de plaque munie d'un bord et comportant des pièces renforcées 141. De façon générale, bien que la description ci-dessus envisage surtout le renforcement local de * 15 produits destinés au conditionnement ou à l'emballage, le procédé selon l'invention permet également la réalisation de produits formés de deux matières ayant des caractéristiques différentes telles que la structure dans le volume, l'état de surface, la couleur, etc 0. Le procédé de fabrication des différentes * pièces selon les figures 5 à 16, est celui décrit à l'aide des figures 4 A-4 B Pour toutes ces pièces, les éléments tels que les éléments de renforcement 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131, 141 sont réalisés au cours d'une première étape du procédé puis ces éléments sont placés dans le moule ou partie de moule servant à la réalisation des autres parties 32, 42, 52, 62, 72, 82, 92, 102, 122 des pièces. 2540 C 37 R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé de fabrication d'une pièce en matière synthétique alvéolaire, telle que du polystyrène par moulage par injection, procédé caractérisé en ce qu'au cours d'une première étape, on réalise une ébauche d'une première partie de la pièce par le remplissage d'une première cavité de moulage à l'aide d'une matière d'un premier type puis au cours d'une seconde phase on transfère cette ébauche dans un moule de fabrication pour effectuer-le remplissage normalement autour ou contre l'ébauche, à l'aide d'une matière d'un second type puis on fait suivre à l'ensemble ainsi réalisé, le cycle normal de fabrication. ) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'on réalise la première et la seconde partie à l'aide d'une même matière mais de densité diffé- rente. 3 ) Pièce notamment produit d'emballage tel que cale, de support ou de coffrage, tel qu'un entrevous, caractérisée en ce qu'elle se compose d'une seule pièce comprenant des parties de densité de matière différente. ) Pièce selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un entrevous ( 30, 40, 50) comportant des éléments de renforcement choisis dans le groupe formé par une voûte ( 33), une structure ( 41) à cornières ( 42) et à traverses ( 43), des cornières latérales ( 51), ces éléments de renforce- ment étant en un matériau plus résistant que le matériau dans lequel ces éléments sont partiellement noyés. ) Pièce selon la revendication 3, caracté- risée en ce qu'elle est constituée par une cale pour appareillage notamment électroménager comportant des éléments de renforcement choisis dans le groupe formé par des coins ( 61), des longerons ( 71), des croix ( 81), des plaques ( 91) réalisées en un matériau plus résistant que le matériau 2-540037 dans lequel ces éléments sont au moins partiellement noyéso 6 ) Pièce selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une boite ( 100, 110, 120), munie au moins partiellement d'un entourage de renforcement ( 101, 111, 121) en un matériau plus résistant que les autres parties de la boîte 7:) Pièce selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisée en ce que le matériau constituant les éléments de renforcement ( 31-141) est le même que celui constituant les autres parties de la pièce mais sa densité est plus forte.