Brevet FR2555496A1 — publié le 19850531

La présente invention a pour objet un nouveau procédé de moulage qui consiste à exécuter au moins un modèle de l'objet à mouler, à réaliser au moins un moule à partir de ce modèle, à amener une résine durcissable en contact avec la surface de moulage du moule ainsi obtenu, à laisser durcir la résine puis à démouler la résine durcie. Les procédés connus de ce type pour la réalisation d'objets moulés en matières plastiques telles que des matières durcissables éventuellement renforcées par exemple par une matière fibreuse, sont soumis à de nombreuses contraintes, notamment en ce qui concerne la réalisation du modèle et du moule et l'utilisation de ce moule. En effet, le modèle étant soumis à des forces d'abrasion, de torsion et/ou d'arrachement au moment de la séparation modèle-moule, il doit nécessairement être réalisé en un matériau qui résiste à ces forces, en particulier si plusieurs moules doivent être exécutés à partir du même modèle.En outre, la surface du modèle requiert une finition absolue obtenue par des opérations délicates de polissage outatidieuses d'application d'un vernis ou d'un émail résistant à la chaleur et non susceptible de réagir avec le matériau à partir duquel est réalisé le moule.Il s'ensuit que la réalisation du modèle est onéreuse. Par ailleurs, la réalisation ou moule, notamment à partir de résines du type polyester ou époxy est elle aussi longue, délicate et complexe et, partant, onéreuse, puisqu'elle requiert l'enduction du modèle avec un gel coat, le séchage de ce dernier et le dépôt de la résine sur une épaisseur largement dimensionnée, des moyens mécaniques devant en outre être prévus pour permettre la séparation moule-modèle qui reste souvent laborieuse en dépit de ces moyens. D'autre part, la réalisation proprement dite de l'opération de moulage à partir du moule ainsi obtenu exige l'application d'un agent de démoulage sur la surface de moulage du moule, ltenduction d'un gel coat et son séchage, l'application de la résine durcissable, l'attente pour permettre le durcissement de cette résine et le démoulage, puis la remise en état du moule (nettoyage, réparation des brisures ou félures, application d'un agent de démoulage, etc...) avant sa réutilisation. Il apparaît ainsi que les moules mis en oeuvre dans les procédés connus constituent des instruments lourds, coûteux, lents à élaborer et nécessitant un planning de travail qui, même s'il est extrêmement serré, ne permet pas de gérer de manière optimale les opérations de fabrication d'objets moulés et la main-d'oeuvre appelée à réaliser ces opérations. L'invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et pour ce faire, elle vise un procédé du type de celui défini au premier paragraphe de la présente invention, qui se caractérise en ce que l'on réalise le moule par thermoformage à partir d'une matière thermoplastique en chauffant cette dernière jusqutà sa température de ramollissement, en appliquant une mince couche de la matière thermoplastique ainsi ramollie sur le modèle pour qu'elle épouse tout ou partie de la forme de celui-ci, puis en laissant revenir à sa consistance première la matière thermoplastique ayant pris la forme du modèle avant de la dégager du modèle. Contrairement au concept classique, le produit résultant du thermoformage n'est plus une fin en soi, mais un instrument intermédiaire dans une chaîne d'opérations destinée à aboutir à l'obtention d'un objet moulé : le produit thermoformé à partir du modèle devient moule. Du fait de l'emploi pour le thermoformage de matières thermoplastiques aisément disponibles, légères et peu onéreuses, les moules obtenus sont bon marché, légers, de faible volume et gerbables, ce qui rend leur manutention aisée et leur stockage facile. Grâce à la technique du thermoformage, il y a possibilité d'obtention de moules de formes très diverses et d'épaisseurs variées par utilisation de matière thermoplastique sous forme de feuilles disponibles avec des épaisseurs variées. Cette technique permet en outre des cycles de travail rapides et, partant, l'obtention d'un grand nombre d'exemplaires de moules dans un minimum de temps. Par ailleurs, du fait que conformément à l'invention, le modèle n'est recouvert que d'une mince et légère couche de matière thermoplastique au moment du thermoformage, la séparation modèle-moule est relativement aisée et le décollement peut par exemple être obtenu simplement par insuflation d'air comprimé entre le modèle et le moule. Le modèle n'est donc pas soumis aux contraintes mécaniques auxquelles sont soumis les modèles dans les procédés connus ; ils peuvent de ce fait être réalisés avec des matières de faible résistance mécanique (telles que bois ou plâtre) pouvant être facilement travaillées et la réalisation desdits modèles est par conséquent rapide et peu onéreuse.En outre, la matière thermoplastique à thermoformer est aisément disponible sous forme de feuilles extrudées possédant un très bon fini de surface et l'application d'un vernis ou d'un émail sur le modèle avant ltopéra- tion de thermoformage peut être omise avec tout le gain de temps que cela représente. Compte tenu du bas prix de revient des moules fabriqués conformément à l'invention et de leur rapidité de réalisation, on peut les déchirer si besoin est au moment du démoulage et l'application d'un agent de démoulage est inutile. Selon une caractéristique de l'invention, un nouveau moule est utilisé pour chaque moulage ; ceci conduit à un gain de temps non négligeable par rapport aux procédés de l'art antérieur pour les opérations de moulage, puisque le moule étant à l'état neuf, il n'y a plus la nécessité de sa remise en état. Un autre objet de l'invention consiste dans un procédé pour la réalisation optimale en temps et en main-d'oeuvre d'une série d'objets et qui se caractérise en ce qu'il consiste à réaliser autant de moules qu'il y a d'objets à mouler, à amener la résine durcissable en contact avec la surface de moulage de tous les moules ainsi obtenus et à démouler les pièces moulées après leur durcissement. Ce procédé est basé sur un concept nouveau qui n'appréhende plus le moule comme un instrument de valeur à rentabiliser coûte que coûte en y réalisant le plus grand nombre possible de moulages, mais tout au contraire comme une "peau" à jeter après usage. Ce procédé permet un travail linéaire du début jusqu'à la fin de l'exécution des objets moulés et non plus un travail fractionné en cycles impératifs d'application d'un agent de moulage enduction par un gel coat-séchage-garnissage avec la résine-durcissementdémoulage-nettoyage, comme dans l'art antérieur. Les moules dont il a été question ci-dessus peuvent être constitués par plusieurs éléments de moule aptes à définir conjointement la forme de L'objet à mouler. Ainsi, l'invention s'étend notamment au procédé de moulage dans lequel lesdits éléments de moule définissent le moule et le contre-moule correspondant pour la pièce à mouler, ce procédé se caractérisant en ce que la résine durcissable est amenée en contact avec la surface de moulage de ces éléments de moule en appliquant ladite résine sur la surface de moulage du moule et/ou du contre-moule avant ou après rapprochement du moule et du contre-moule jusqu'à leur position de moulage. Selon la technique d'application de la résine sur la surface de moulage du moule et du contre-moule, le procédé est du type moulage par in jection ou par compression. Dans ce dernier cas et plus précisément dans le cas du moulage à la presse à froid, le moule est disposé sur un support épousant la forme de ce dernier et conformément à l'invention on adapte le contre-moule sur un outil conformé à ce dernier, amène le moule et le contremoule dans leur position de moulage par déplacement de l'outil, applique une pression de moulage par l'intermédiaire du support et/ou de l'outil, laisse durcir la résine puis retire ledit outil avant démoulage de l'objet moulé. Ici encore, le moule thermoformé s'impose par les avantages évoqués précédemment et par d'autres qui seront mis en lumière ci-après. L'invention eSt illustréedans la description qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'une machine de thermoformage par aspiration avec pré-étirage mécanique d'une feuille thermoplastique, - la figure 2 représente la machine de thermoformage conforme à la figure 1, au moment de la phase de pré-étirage, - la figure 3 représente la machine de thermoformage conforme à la figure 1, au moment du thermoformage proprement dit. - la figure Il illustre la succession d'étapes mise en oeuvre pour parvenir à l'objet moulé à partir du moule thermoformé obtenu conformément aux figures 1 à 3,et - la figure 5 est une illustration schématique du procédé par moulage à la presse à froid avec utilisation d'un moule et d'un contremoule thermoformés perdus. Comme le montre la figure 1, la machine de thermoformage comprend de manière connue en soi, un plateau porte-modèle 1 pourvu à sa périphérie d'un rebord 2 sur lequel est disposé un joint d'étanchéité 3. Un modèle 4 de l'objet à mouler repose sur le plateau 1 par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 5 s'étendant tout le long de la périphérie dudit plateau 1, le joint 5, le plateau 1 et la base du modèle 4 définissant une chambre 6 reliée par un conduit 7 d'une part, à une arrivée 8 d'air comprimé munie d'une vanne d'os ture et de fermeture 9 et d'autre part, à un circuit de vide 10 également muni d'une vanne d'ouverture et de fermeture 11. Cette chambre 6 est en outre en communication avec des évents 12 pratiqués dans le modèle 4.L'ensemble ainsi conçu est par ailleurs dimensionné pour que le bord supérieur du modèle soit situé au-dessus du plan horizontal défini par le joint 3. Une feuille 13 en matière thermoplastique telle que polystyrène, polycarbonate, poly(chlorure de vinyle) etc..., mise en place dans un cadre serre-flan 14 est disposée au-dessus de la machine qui vient d'être décrite, des éléments chauffants 15, par exemple à résistances électriques, étant eux-mêmes disposés au-dessus de la feuille 13. Enfin, le plateau porte-modèle 1 est solidaire d'une tige 16 apte à être déplacée verticalement au moyen d'un vérin 17. Les vannes 9 et 11 étant en position de fermeture et la feuille 13 étant amenée à sa température de ramollissement, on élève le plateau portemodèle 1 au moyen du vérin 17 de manière à réaliser le pré-étirage de ladite feuille (figure 2). On établit alors le vide dans la chambre 6 en ouvrant la vanne 11, à la suite de quoi la feuille 13 ramollie vient s'appliquer sur le modèle 4 et épouser la forme de celui-ci (figure 3).On refroidit alors la feuille thermoformée (par exemple par soufflage d'air froid), ouvre le cadreserre-flan 14 pour libérer ladite feuille thermoformée, ferme la vanne 11 puis ouvre la vanne 9, l'air comprimé amené dans la chambre 6 et les évents 12 aidant à la séparation de la feuille du modèle puis, la feuille étant dégagée du modèle, on ferme la vanne 9 et ramène le plateau porte-modèle 1 à sa position première au moyen du vérin 17, la machine étant alors prête pour une nouvelle utilisation. La feuille thermoformée 13ainsi obtenue constitue un moule à partir duquel va ensuite être fabriqué l'objet à mouler.L'épaisseur de ce moule dépendra évidemment de celle de la feuille en matière thermoplastique utilisée et elle sera choisie pour obtenir un moule autoporteur et rigide ; habituellement, cette épaisseur se situe entre 0,5 et 5 mm selon la nature de la matière thermoplastique constituant la feuille utilisée. Le modèle 4 devra résister à la température du thermoformage et pourra par exemple être réalisé en contreplaqué ou en résine époxy combinée à une charge d'aluminium. Sa surface devra être exempte de défauts trop importants susceptible d'altérer la surface glacée de la feuille thermoplastique 13 mise en oeuvre. Dans le cas où un grand nombre d'objets moulés doivent être fabriqués, on préparera par la technique décrite ci-dessus, ou par toute autre technique de thermoformage, autant de moules qu'il y a d'objets à mouler, ceci étant de préférence réalisé sur plusieurs chaînes de travail. Au fur et à mesure de leur réalisation, les moules sont soumis aux opérations successives illustrées par la figure 4. Si besoin est, le moule 13 est tout d'abord mis en place dans un support 18 en ciment ou en plâtre par exemple, épousant la forme extérieure du moule. On enduit ensuite de préférence la surface de moulage de ce dernier avec un gel coat 19 qui conférera le fini de surface voulu à l'objet moulé. Ce gel coat devra être dosé en catalyseurs et en accélérateurs pour éviter toute altération du moule d'ordre chimique ou thermique. Après gélification du gel coat, on applique sur celui-ci une couche de résine liquide durcissable 20. La nature de cette dernière dépendra évidemment des propriétés que devra posséder l'objet moulé et on citera par exemple les résines polyesters ou polyépoxydes. Compte tenu de la nature thermoplastique du moule, ces résines devront de préférence être aptes à polymériser à froid par l'intervention de catalyseurs et d'accélérateurs incorporés à la masse liquide et dosés pour éviter une réaction trop exothermique ; si besoin est le support 18 peutêtre pourvu de moyens de refroidissement. Ces résines pourront également être renforcées par des matières fibreuses (stratifiés) telles que des fibres de verre ou de carbone sous forme de tissus ou de mats. L'application pourra être réalisée par les techniques classiques, notamment par contact ou par projection. L'application de la résine éventuellement renforcée n'étant généralement guère possible sans déborder du moule, cela implique la coupe des bords de l'objet moulé. Dans les procédés connus de l'art antérieur, les travaux de coupe se font par arasement sur le bord supérieur du moule ; en outre, la coupe ne peut y être effectuée que lorsque la résine a atteint la consistance du cuir et cette consistance seulement, ce qui signifie que l'on dispose de très peu de temps pour réaliser cette opération. De plus, cette dernière est délicate, car il faut éviter toute détérioration du moule et souvent malgré toutes les précautions qui peuvent être prises, la coupe est inégale en raison des différences de dureté au sein de la résine. Par contre, conformément au procédé de l'invention, la coupe (schématisée par les flèches 21) peut se faire contre les parois du moule sur une résine ou un stratifié allant de "encore mou" à "déjà dur". Le temps durant lequel la coupe peut être effectuée est donc augmenté par rapport aux procédés connus. Pour couper en appui sur le moule thermoformé, il suffira de prévoir un modèle et, partant, un moule, plus haut que nécessaire. Ce système de coupe présente par ailleurs l'avantage d'éliminer les bulles survenues en cours d'application de la résine sur les bords supérieurs du moule. Eh erfet, le moule étant plus élevé que nécessaire, comme cela a été précisé ci-dessus, la zone contenant les bulles se trouve à l'extérieur de la coupe. L'opération de coupe une fois achevée, on laisse se poursuivre le durcissement de la résine puis on démoule l'objet moulé, si nécessaire en déchirant purement et simplement le moule. L'ensemble des opérations décrites ci-dessus pouvant sans inconvénient être réalisées de façon linéaire, elles peuvent être gérées au mieux tout comme le personnel appelé à les effectuer. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, le moule thermoformé perdu a été considéré comme étant constitué par un élément unique. Toutefois, ce moule peut égalementêtre constitué par plusieurs éléments. Ce cas est illustré par la figure 5 où un moule thermoformé 22 est disposé sur un support 23 épousant la forme extérieure du moule. On dispose ensuite sur la surface de moulage de ce dernier un matériau 24 à base de fibres de verre par exemple, puis une résine durcissable 25. Par ailleurs, le contre-moule 26 correspondant au moule 22, lui également obtenu par thermoformage à partir de l'objet à mouler, est emmanché sur un outil 27 conformé à ce contre-moule, ce dernier s'adaptant librement sur l'outil. On abaisse ensuite l'outil 27 au moyen d'un vérin 28 actionnant une tige 29 solidarisée à la partie supérieure de l'outil, de manière à appuyer le contre-moule 26 sur le mélange matière fibreuse 24-résine 25.Une fois que ce mélange aamorcé son durcissement, on relève l'outil 27 en laissant le contre-moule 26 en place sur ledit mélange. On peut alors réaliser l'opération de coupe (schématisée par les flèches 30) à travers le contre-moule 26 en prenant appui sur le moule 22. Ceci constitue un avantage indéniable par rapport aux procédés de moulage à la presse à froid de l'art antérieur. En effet, dans ces procédés, l'outil, qui jouait également le rôle de contre-moule, ne pouvait être dégagé que lorsque le mélange résine-matière fibreuse était suffisamment dur, ce qui rendait la coupe souvent impossible, celle-ci étant alors remplacée par des opérations fastidieuses de meulage et/oude ponçage. La coupe une fois réalisée, on laisse s'achever le processus de durcissement puis on procède au démoulage de l'objet moulé en sacrifiant éventuellement le moule et le contre-moule pour faciliter ce démoulage. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage qui consiste à exécuter au moins un modèle de l'objet à mouler, à réaliser au moins un moule à partir de ce modèle, à amener une résine durcissable en contact avec la surface de moulage du moule ainsi obtenu, à laisser durcir la résine puis à démouler la résine durcie, caractérisé en ce que l'on réalise le moule par thermoformage à partir d'une matière thermoplastique en chauffant cette dernière jusqu'à sa température de ramollissement, en appliquant une mince couche de la matière thermoplastique ainsi ramollie sur le modèle pour qu'elle épouse tout ou partie de la forme de celui-ci, puis en laissant revenir à sa consistance première la matière thermoplastique ayant pris la forme du modèle avant de la dégager du modèle. 2. Procédé selon la revendication 1, pour la réalisation optimale en temps et en main-d'oeuvre d'une série d'objets, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser autant de moules qu'il y a d'objets à mouler, à amener la résine durcissable en contact avec la surface de moulage de tous les moules ainsi obtenus et à démouler les pièces moulées après leur durcissement. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moule est constitué par plusieurs éléments de moule aptes à définir conjointement la forme de l'objet à mouler. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel lesdits éléments de moule définissent le moule et le contre-moule correspondant pour l'objet à mouler, caractérisé en ce que la résine durcissable est amenée en contact avec la surface de moulage de ces éléments de moule en appliquant ladite résine sur la surface de moulage du moule et/ou du contre-moule avant ou après rapprochement du moule et du contre-moule jusqu'à leur position de moulage. 5. Procédé selon la revendication 4 du type moulage à la presse à froid dans lequel le moule est disposé sur un support épousant la forme dudit moule, caractérisé en ce que l'on adapte le contre-moule sur un outil conformé à ce dernier, amène le moule et le contre-moule dans leur position de moulage par déplacement de l'outil, applique une pression de moulage par l'intermédiaire du support et/ou de l'outil, laisse durcir la résine puis retire ledit outil avant démoulage de l'objet moulé.