Brevet FR2581585A1 — publié le 19861114

La présente invention est relative à un assemblage de moule pour polystyrène préalablement mis sous forme de mousse destiné à mettre des produits en forme. Il est de pratique courante de fritter des pastilles de polystyrène préalablement mis sous forme de mousse pour réaliser des articles divers, tels que des composants d'emballage ou des conteneurs, en remplissant avec des pastilles de polystyrène un ensemble de moule et couvercle qui comportent des parois perfo- rées de manière à laisser passer la vapeur à travers les différen- tes pastilles et à provoquer leur frittage. Le moule et le couver- cle sont tous les deux fixés à l'intérieur de logements spéciale- ment prévus auxquels on se réfère en tant que "cloches", une chambre ou distributeur étant formée entre les parois desdites clo- ches et celles de l'assemblage du moule, de manière à être alimen- té en vapeur à partir d'une source de vapeur. La vapeur est en- voyée en force à travers les perforations des parois de l'assem- blage de moule pour atteindre les pastillesde polystyrène dans l'assemblage de moule. Dans le but de résister aux efforts exercés par le polystyrène en cours de frittage dans le moule, les parois de l'assemblage de moule sont formées de manière conventionnelle en aluminium et sont très épaisses, ce qui entratne un inconvénient important. Une analyse détaillée de la quantité de chaleur que la vapeur doit fournir pour réaliser le cycle de frittage du polysty- rène montre qu'en fait, jusqu'à 95% de la chaleur est absorbée par le moule et la cloche et seulement 5% de la chaleur est en fait délivrée au polystyrène. Ceci est du à la très grande diffé- rence existant entre la chaleur spécifique de la mousse de -2- polystyrène et celle de l'aluminium ainsi qu'à la différence existant entre les masses concernées. En vue d'améliorer la consommation de vapeur, des mou- les en matière plastique ont déjà été proposés pour être placés dans les cloches, mais leurs mauvaises caractéristiques mécani- ques ont découragé de leur usage. Il n'en allait pas mieux, mais pour des raisons de coût avec un certain nombre de moules équipés de dispositifs pour convoyer la chaleur à l'intérieur de la masse de polystyrène, qui n'ont jamais pu être largement utilisés. Pour réaliser l'opération d'admission de la vapeur à travers les pastilles de polystyrène, le moule et les cloches doivent être refroidis par de l'eau (déminéralisée) froide, de manière à raccourcir le temps de séjour de l'article fabriqué dans le moule en accélérant la chute de pression à l'intérieur de ce dernier. En raison des grandes masses qui ont tout d'abord été chauffées durant l'étape d'injection de vapeur, la consommation d'eau déminéralisée est très élevée. Lorsque la pression interne du moule atteint la pres- sion atmosphérique, l'assemblage du moule doit être ouvert et l'article nouvellement fabriqué doit être expulsé par un disposi- tif d'extraction qui peut être la cause de mauvais fonctionne- ments et qui, en tous les cas, entraîne un coGt supplémentaire significatif. Le but de la présente invention est de réaliser un assemblage de moule pour le frittage de polystyrène préalablement mis sous forme de mousse, qui procure de grandes économies à la fois en vapeur et en eau de refroidissement déminéralisée. 8 1585 -3- Dans ce but, c'est un objet de l'invention que de four- nir un assemblage de moule de frittage qui est particulièrement simple, ses coûts de fabrication pouvant être maintenus faible et son fonctionnement étant tout à fait fiable et qui entraîne égale- ment une construction simplifiée de la machine supportant le moule dans laquelle le moule doit être installé pour les mouve- ments d'ouverture et de fermeture du moule et pour l'admission des fluides nécessaires pour réaliser les cycles de frittage. Conformément à l'invention, il est prévu un assemblage de moule de frittage pour réaliser des articles, comprenant un couvercle et une portion de moule disposés pour se rapprocher l'un de l'autre, en délimitant dans leur position fermée un es- pace de moulage disposé pour recevoir un matériau qui doit être fritté à la chaleur par l'action d'un fluide chauffant afin d'obte- nir un article moulé, caractérisé par le fait que les parties de - moule et de couvercle sont formées dans une résine synthétique résistante à la température du fluide de chauffage et qu'ils comprennent à leur intérieur une pluralité de conduits ayant une extrémité fermée et s'étendant au voisinage et à travers la sur- face ou les surfaces situées en face de l'espace de moulage, une multiplicité de capsules perforées étant chacune située dans ladite surface ou lesdites surfaces et disposées de manière à réaliser une communication entre les canalisations et l'espace de moulage, au moins un collecteur étant réuni avec l'autre extrémi- té de chaque conduit et au moins deux paires de conduits munis de valves conduisant au ou aux collecteurs, une paire de conduits munis de valves étant conçus pour envoyer le fluide chauffant et l'autre le fluide refroidissant dans l'espace de moulage. -4- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront clairement apparents à partir de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré mais non exclusif de l'invention représenté à titre d'illustration et sans aucune limitation sur le dessin annexé dans lequel: La figure 1 représente une vue en coupe à travers le couvercle et le moule de l'assemblage de moule pour réaliser des articles moulés tels qu'une botte, La figure 2 est une vue en plan du moule de l'assem- blage de moule représenté sur la figure 1, La figure 3 est une vue de dessous du couvercle de l'assemblage de moule représenté sur la figure 1, La figure 4 représente à une plus grande échelle une vue en coupe partielle prise selon IV-IV de la figure 2, La figure 5 est une vue en coupe agrandie d'une vue partielle selon V-V de la figure 2, et La figure 6 est une vue en coupe partielle à plus grande échelle selon VI-VI de la figure 3. En se référant aux figures précitées, on a indiqué respectivement par 1 et 2 le couvercle et le moule de l'assem- blage de moule pour former la botte 3, qui sont réalisés en une résine synthétique obtenue à partir d'un monomère fluide addition- né de charges de remplissage capable de résister à la température de la vapeur qui est normalement de l'ordre de 120 C comme cela sera expliqué ultérieurement. Juste au-dessous de la surface dudit couvercle et dudit moule réalisant un espace de moulage 54 prévu pour recevoir les pastilles 45 de polystyrène sont situés à l'intérieur du corps de -5- résine, une pluralité de conduits tels que 4 dans le couvercle et dans le moule 2, constituées par de petits tubes plastiques résistant à la température de la vapeur. Chaque tube 4 ou 5 est en communication avec la portion d'espace 21 par une pluralité d'ouvertures 6 espacées latéralement et par des capsules respecti- ves 7 désignées par le terme de tampons. Chaque tampon a une paroi frontale 8 percée ou perforée et est disposé dans un ori- fice ou siège 9 réalisé coaxialement avec une ouverture 6 dans le matériau plastique de l'assemblage de moule (figure 3). Les différents conduits ou tubes 4 et 5 sont situés à une distance sensiblement constante des surfaces frontales 10 du couvercle 1 et de la surface interne 12 du moule 2, en étant obturés à une extrémité 12 et communiquant à l'autre extrémité avec un distributeur extérieur ou collecteur 13 réalisé par exem- ple en matière plastique. Le distributeur 13 est à son tour relié à des canalisations munies de valves pour les fluides requis afin de réaliser le cycle de moulage par frittage du polystyrène: c'est-à-dire une canalisation 14 qui peut être commandée par une valve 15 et qui communique avec la source de vapeur (non représen- tée) pour fournir la vapeur nécessaire au frittage, une canalisa- tion 16 commandée par une valve 17 disposée de manière à conduire l'eau de refroidissement de l'article, une canalisation 18 comman- dée par une valve 19 reliée à une pompe à vide (non représentée) pour accélérer le cycle suivant l'amenée de la vapeur, une canali- sation 20 commandée par une valve 21 transportant l'air d'expul- sion de l'article et une canalisation 22 commandée par une valve 23 déchargeant à l'extérieur l'air contenu dans le moule tandis que le polystyrène est chargé dans l'espace 21 au début du cycle -6- de moulage par frittage, lequel peut être réalisé par des disposi- tifs connus en eux-mêmes et non représentés sur le dessin. On a représenté plus en détail sur les figures 5 et 6 à la fois le couvercle 1 et le moule 2 qui ont une construction stratifiée, c'est-àdire que les deux comprennent une couche de support extérieur 25, une couche intermédiaire 25 dans laquelle les canalisations 4 et 5 sont enrobées et une couche ou surface interne 27. La couche externe 25 possède de bonnes caractéristiques d'isolation à la chaleur et une résistance mécanique élevée et elle peut consister en une résine époxy contenant de grandes quantités de charges telles que du sable de silice et/ou des microsphères de SiO2. La couche intermédiaire 26 peut compren- dre une résine époxy incluant une moins grande teneur en charges et ayant de préférence une structure de renforcement 28, telle qu'un tissu de fibre de verre qui s'étend au voisinage des canali- sations 4 ou 5 de telle sorte qu'elle les isole encore de l'envi- ronnement. Avantageusement les canalisations 4 et 5 peuvent être des tubes en fibres de verre qui ont un coefficient de dilatation compatible avec celui du matériau de la couche 26. La couche 27 est la couche dans laquelle les orifices ou sièges 9 sont formés et elle possède de bonnes caractéristi- ques mécaniques et de conduction de la chaleur comme étant réali- sée en résine par exemple en résine époxy, incluant des poudres métalliques et/ou d'oxyde métallique comme charges. Avec l'assemblage de moule comportant une structure stratifiée comme expliqué ci-dessus, les échanges de chaleur -7- entre le fluide circulant dans les canalisations 4 et 5 et les pastilles 45 ou l'article moulé 3 dans l'espace 54 peuvent s'effec- tuer efficacement à travers les couches 26 et 27 sans dispersion substantielle de chaleur dans les couches 25 qui sont hautement isolantes à la chaleur. Le cycle de moulage par frittage s'effectue comme suit: à la fermeture de l'assemblage de moule par amenée en contact des deux parties 1 et 2, les pastilles de polystyrène 45 sont char- gées dans l'espace 54 alors que l'on maintient la valve à air 23 ouverte. A la fin du chargement des pastilles, la valve 23 est fermée et la valve 15 est ouverte pour admettre la vapeur dans l'espace 54. On doit noter que ladite vapeur, lorsqu'elle vient de sa source et lorsqu'elle s'écoule dans l'espace 54 est en contact uniquement avec le distributeur 19 et les conduits 14 et 4 ou 5 qui sont tous réalisés en matériaux isolants de la cha- leur. Ainsi, les pertes de chaleur sont largement évitées et presque toute la chaleur contenue dans la vapeur engendrée par le générateur de vapeur peut être transférée aux pastilles de polystyrène. Ceci entraine des réductions substantielles dans la consommation d'énergie du système de moulage. De telles réduc- tions peuvent atteindre 80% par rapport aux systèmes de moulage connus. Lorsque la phase d'envoi de la vapeur est terminée, la valve 14 est fermée et la valve 17 est ouverte pour admettre l'eau de refroidissement déminéralisée dans l'espace 54 directe- ment à travers les canalisations 4 et 5 et les tampons 8 qui sont maintenant en contact avec l'article moulé 3. L'eau déminéralisée est nécessaire dans une quantité largement réduite par rapport à -8- ce qui est nécessaire avec les systèmes de moulage connus o comme mentionné cidessus il y a de grandes masses métalliques à refroidir. Le procédé de frittage se termine par l'arrêt de l'en- vol d'eau et l'ouverture de la valve 19 qui crée une dépression à l'intérieur de l'assemblage de moule pour accélérer à la manière connue la phase finale du cycle de moulage. La valve 19 est en- suite fermée et l'assemblage de moule est ouvert en provoquant la séparation du couvercle 1 et du moule 2. La valve 21 est ouverte et de l'air comprimé est envoyé dans les canalisations 4 et 5, lequel grace à la faible adhérence de l'article moulé aux parois de résine 10 de l'assemblage du moule, provoque le dégagement dudit article sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un dispositif d'extraction particulier. En plus des caractéristiques décrites ci-dessus, une référence particulière doit être faite à la simplicité du procédé de fabrication de l'assemblage de moule qui peut être, en fait, le suivant. De la résine à l'état de monomère fluide additionné de son catalyseur et de charges appropriées est versée sur une forme en bois ou en polystyrène de l'article qui doit être réalisé. Par exemple, la résine peut être une résine époxy résistant à la température de 130 C connue sous la marque d'ARADILT-XB 3052A additionnée de son catalyseur ARALDIT-XB 3052B et mélangée avec une charge consistant en des fibres de verre et de sable de si- lice. Le rapport de la résine époxy à la charge peut varier pour des raisons économiques dans les différentes couches 25, 26 et 27 avec une augmentation des proportions de la charge en s'écartant -9- de la couche 27 qui est destinée à être en contact avec les parti- cules de polystyrène. La transition entre les différentes couches peut être progressive et non pas brusque comme représenté sur les figures 5 et 6 du dessin. La résine polymérise lentement, et en conséquence, on a suffisamment de temps pour immerger dans le fluide pasteux les canalisations ou tubes plastiques 4 et 5 à des distances relati- ves optimales en fonction des demandes en énergie de l'article qui doit être fabriqué. Il est également possible de prévoir un insert de manière à former le siège 30 pour le joint d'étanchéité tel que celui qui est représenté en 31 sur la figure 1. A la fin de la polymérisation, des trous 9 sont formés dans lesquels les tampons 7 sont placés et pour compléter l'assem- blage du moule, il reste seulement à connecter les canalisations 4 et 5 par les extensions 11 au ou aux distributeurs 13. Ceci est une méthode très simple pour obtenir l'assembla- ge de moule avec un coût beaucoup réduit par rapport aux assembla- ges de moule métalliques connus jusqu'alors et ceci constitue une caractéristique avantageuse de l'invention. Il doit être également souligné que l'assemblage de moule selon l'invention rend également possible de simplifier les machines supportant le moule desquels les habillages appelés clo- ches peuvent être éliminés. L'assemblage de moule tel qu'il a été décrit est suscep- tible de beaucoup de modifications et changements en restant à l'intérieur du cadre de l'invention. C'est ainsi par exemple, que dans le corps de résine 1 et 2 peuvent être présentes des canalisa- tions non déterminées par des petits tubes mais formées par des 258 1 585 -10- forages appropriés à travers ladite résine à l'état solide ou encore par l'insertion de noyaux destinés à être extraits de la- résine avant qu'elle ne soit polymérisée. De plus, les petits tubes, s'il y en a, peuvent être formés de n'importe quel maté- riau de préférence de matériaux ayant de préférence une faible chaleur spécifiée. De plus, les distributeurs 13 peuvent être réalisés à l'intérieur du corps 1 et/ou 2, auquel cas les prolonge- ments 11 sont supprimés. -258 1585 -11- REVENDICATIONS 1. Assemblage de moule de frittage pour réaliser un article, comprenant un couvercle (1) et un moule (2) disposés de manière & se refermer et à s'écarter l'un de l'autre en délimi- tant en position fermée un espace de moulage (54) disposé pour recevoir un matériau (45) qui doit être fritté à chaud par action d'un fluide chauffant pour obtenir un article moulé (3), caractéri- sé par le fait que lesdites portions de couvercle et de moule (1,2) sont formées d'un matériau synthétique résistant à la tempé- rature du fluide de chauffage et qu'elles comprennent une plurali- té de conduits (4,5) ayant une extrémité fermée (12) et s'éten- dant au voisinage de et le long de la surface ou des surfaces (10) situées contre l'espace de moulage (54), une multiplicité de capsules perforées (7) étant chacune placée dans ladite surface ou lesdites surfaces et étant constituées pour établir une communi- cation entre les canalisations (4,5) et I'espace de moulage (54), au moins un distributeur (13) connecté à l'autre extrémité de chaque canalisation (4,5) et au moins deux paires de conduits munis de valves (14,16,18,20,22) conduisant à ou aux distribu- teurs, une paire de conduits munis de valves étant prévus pour envoyer le fluide chauffant et l'autre un fluide refroidissant à l'espace de moulage. 2. Assemblage de moule selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que lesdites portions de couvercle (1) et de moule (2) comprennent chacune une résine époxy comportant conmmne charge des substances isolant de la chaleur en proportion crois- - 12- tante en s'écartant de ladite surface ou deadites surfaces ai- tuées vers l'espace de moulage. 3. Assemblage de moule selon la revendication 2 carac- térisé par le fait que ladite charge comprend du sable de silice et/ou des microsphères de Si02. 4. Assemblage de moule selon les revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que ladite charge comprend une poudre de métal ou d'oxyda métallique à la surface ou aux surfaces dirig&es vers ledit espace de moulage. 5. Assemblage de moule selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 4, caractérisé par le fait que ladite charge cou- prend un mit ou un tissu de fibres de verre (28) disposé au voisi- nage desdites canalisations (4,5) et écarté de ladite surface ou deadites surfaces (10) dirigées vers l'espace de moulage (54). 6. Assemblage de moule come revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractéirisé par le fait que chacun des distributeurs (13) est connecté à un conduit ou à des conduits (14) pour admettre de la vapeur à son inté- rieur, à un conduit ou i des conduits (16) pour admettre de l'eau de refroidissement, à un conduit (18) en communication avec une source de vide, à un conduit (20) pour envoyer de l'air pour détacher l'article moulé des surfaces de l'espace de moulage et un conduit (22) pour extraire l'air contenu dans l'espace de mou- lage (S4) alors que l'on charge le matériau frittable à la cha- leur (45). 7. Assemblage de moule come revendiqué dans l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le -13- fait que le matériau frittant à la chaleur comprend des pastilles de polystyrène.