Brevet FR2590836A1 — publié le 19870605

1i 2590836 La présente invention se rapporte aux procé- dés et aux machines de fabrication de pièces creuses en matière plastique. On connaît déjà un procédé de fabrication de pièces creuses en matière plastique qui consiste à in- troduire, dans un moule chaud, fermé, dont l'intérieur a la forme de l'extérieur de la pièce à fabriquer, une composition polymérisable, à faire tourner le moule par rapport à deux axes orthogonaux de manière à appliquer la composition sur toute la paroi intérieure du moule et à l'y polymériser sous l'action de la chaleur en une pièce creuse, puis après refroidissement, à démouler la pièce creuse du moule. Cette technique est avantageuse, car elle ne met pas en oeuvre de pression au niveau de la composi- tion polymérisable et des moules. La mise en rotation du moule, même avec un programme convenable des vitesses de rotation par rap- port aux deux axes de rotation, ne donne pas un dépôt de la composition polymérisable d'épaisseur adéquate, sur la paroi intérieure du moule, et ceci particuliè- rement lorsque la composition se présente sous forme liquide. De plus, certaines matières plastiques, notam- ment les polyamides, ont, au refroidissement, un retrait 2 2590836 proportionnel à la dimension de la pièce et à l'épais- seur de la couche. Lorsque deux parties adjacentes d'une pièce ont des épaisseurs différentes, le retrait peut provoquer des tensions internes engendrant des ondulations ou des plissements à la surface de la pièce. L'aspect de la surface s'en ressent; en consé- quence, ce procédé ne peut pas convenir pour des piè- ces dont l'aspect de surface est déterminant, par exemple pour des pièces de la carrosserie d'une voi- ture, telles que les portières et hayons, qui, à l'é- tat monté, apparaissent à la vue. L'invention pallie cet inconvénient par un procédé de fabrication de pièces creuses en matière plastique qui, pour appliquer une composition polymé- risable sur la paroi intérieure du moule, utilise tou- jours une mise en mouvement du moule, sans faire appel à une pression, avec, en production, les avantages cor- respondants de simplicité et de sécurité, mais qui per- met cependant d'obtenir des pièces légères, ayant une qualité et un aspect de surface tels que l'on peut, après application d'un apprêt et d'une peinture, les utiliser notamment dans l'industrie automobile, et mê- me comme pièces extérieures ou de parement de la carros- serie. L'invention a donc pour objet un procédé qui consiste à introduire une composition polymérisable à chaud dans un moule chaud fermé, à mettre immédiate- ment le moule en mouvement de manière à appliquer la composition sur la paroi intérieure du moule et à l'y polymériser en une pièce creuse. Il est caractérisé en ce qu'il consiste à mettre le moule en mouvement en lui donnant un premier mouvement ayant, dans un plan hori- zontal, deux composantes dans deux directions perpen- diculaires entre elles. Ce premier mouvement suivant deux axes perpen- 3 2590836 diculaires, que l'on désigne ci-dessous par "mouvement orbital", qui n'est donc pas un simple mouvement de va et vient, lequel serait insuffisant, a pour effet de mieux répartir localement la composition polymérisable en l'étalant suivant toutes les directions. L'invention a également pour objet l'associa- tion de ce premier mouvement orbital avec un deuxième mouvement de rotation autour d'un deuxième axe, et un troisième mouvement de basculement autour d'un troisiè- me axe orthogonal au deuxième axe. En fonction de la géométrie de la pièce et d'autres paramètres, il peut se produire des inégalités fortuites ou délibérées de l'épaisseur de la paroi de la pièce creuse, mais, grace au procédé suivant l'inven- tion, on peut maintenir la variation relative de l'épais- seur à une valeur suffisamment faible pour que les dif- férences locales de retrait ne se traduisent pas par des tensions, pouvant engendrer des ondulations à la surfa- ce extérieure de cette zone de la piece finie. Suivant une variante préférée, la composition polymérisable est une composition liquide. L'effet d'é- talement local dans toutes les directions, grâce au mou- vement orbital, s'en trouve fortement amélioré. On uti- lise notamment des compositions polymérisables liquides donnant des polyamides, notamment du polyamide 6 et du polyamide 12. Le premier stade du procédé suivant l'invention consiste à introduire une composition polymérisable à chaud dans un moule chaud fermé. Le moule est habituellement en deux ou en plu- sieurs parties. Il peut être chauffé par tout moyen con- venable, par exemple par une chemise d'huile chaude, ou par le placement du moule dans une enceinte chauffée. La température du moule dépend de la nature de la composi- tion polymérisable. Pour une composition se polymérisant en un polyamide, des températures du moule de 140 à C et notamment de 150 à 180 C peuvent être uti- lisées. On introduit la composition dans le moule par un canal d'introduction amovible. La composition polymérisable est une compo- sition classique. De préférence, c'est une composition susceptible de se polymériser en un polyamide. Elie comprend dans ce cas un monomere, un catalyseur et un activateur éventuellement additionné de charges et autres additifs, tels que du polyuréthanne ou des fi- bres de verre. Le monomère est de préférence un lactame. On préfère tout particulièrement le caprolactame ou le laurolactame. - Le catalyseur est habituellement un polyiso- cyanate, de préférence un diisocyanate, par exemple un diisocyanate d'alcoyle, un diisocyanate d'aryle, un diisocyanate d'alcoylaryle etc... Le catalysert est présent en une quantité catalytiquement activepar exemple à raison de 0,5 à 2,5 % parties en- poids pour parties en poids du monomère. L'activateur est habituellement un lactamate de métal alcalin; il est présent en une quantité ac- tive, par exemple à raison de 0,1 à 1 % partie en poids pour 100 parties en poids du monomère. La quantité de composition polymérisable in- troduite dans le moule représente avantageusement de 1 % à 15 %, et mieux de 1 % à 5 % du volume de l'em- preinte du moule, selon l'épaisseur de la paroi de la pièce creuse à fabriquer, et selon la géométrie de celle-ci. Dès que l'introduction est terminée, on met le moule en mouvement en lui imnrimrant le mouvement orbi- tal, combiné de preférence avec les mouvements de bas- __ cu!e.ent et de ro-ationr., pour réDartir adcauatement la 2590836 composition polymérisable sur la paroi intérieure du moule. En général, la mise en mouvement dure de 100 à 300 secondes. On interrompt ensuite la mise en mouve- ment du moule. On peut, le cas échéant, répéter l'opé- ration d'introduction de la composition et de mise en mouvement pour plusieurs polymérisations successives. On refroidit le moule jusqu'à une température, par exemple comprise entre 70 C et 120 C, à laquelle la pièce est suffisamment rigide pour être démoulée. On ouvre le moule et on en extrait la pièce. L'invention vise également une machine de fabrication d'une pièce creuse en matière plastique, qui comprend un moule et un mécanisme destiné à mettre le moule en mouvement, caractérisée en ce que le méca- nisme est agencé de manière à donner au moule un premier mouvement ayant, dans un plan horizontal, deux compo- santes dans deux directions perpendiculaires entre elles. La machine comporte aussi de préférence des moyens pour donner au moule un deuxième mouvement de rotation par rapport à un deuxième axe et des moyens pour donner au moule un troisième mouvement de bascule- ment par rapport à un troisième axe orthogonal au deu- xième axe. Grâce à l'invention, on est parvenu, pour la première fois, à fabriquer un élément creux, en matière plastique, de la robe d'un véhicule automobile, notam- ment un hayon ou une portière, d'un seul tenant, dont l'aspect de surface, après application d'un apprêt et d'une couche de peinture, satisfait aux exigences im- posées par les constructeurs de véhicules automobiles. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en coupe d'une machi- ne suivant l'invention, 6 2590836 la figure 2 est une vue en plan de la machine de la figure 1, la figure 3 est une vue schématique en per- spective de la machine suivant l'invention, la figure 4 est une vue en perspective d'une partie de la machine donnant le mouvement orbital, et la figure 5 est un schéma en perspective de la machine illustrant la fixation du moule. La machine comprend un bâti fixe 1 relié au sol par des vérins de fixation 2. Le bâti 1 comporte deux bandes de guidage 3 parallèles sur lesquelles roulent des patins à galet 4 solidaires d'un chariot 5. Des patins à galet 6 solidaires d'un chariot 7 roulent sur deux bandes de guidage 8 perpendiculai- res aux bandes de guidage 3 et solidaires du chariot 5. Le mouvement est transmis aux chariots 5 et 7 par un galet 9 solidaire en rotation d'un arbre 10 et monté excentré par rapport à celui-ci. Le galet 9 coo- père avec la paroi intérieure d'une couronne circulai- re 11 solidaire du chariot 7 et avec une couronne cir- culaire solidaire du chariot 5 et ayant le même axe z, z' vertical que la couronne 11. L'arbre 10 est entraî- né en rotation par un moteur 12, par l'intermédiaire d'un réducteur 13. Le réglage de la distance du galet 9 par rap- port à l'axe z, z', permet de modifier l'amplitude du mouvement du chariot 7. Il en va de même pour le cha- riot 5. Le réglage de la vitesse du moteur 12 permet de régler la fréquence de ces mouvements. Le chariot 7 est relié par un roulement à rouleaux croisés à un tambour 14, la cage extérieure de ce roulement étant reliée au chariot 7 et la cage intérieure 16 au tambour 14. De la sorte, le tam- 7 2590836 bour 14 suit les mouvements du chariot 7, tout en pou- vant effectuer indépendamment un mouvement de rotation et de basculement. Un moteur électrique 16 à courant continu en- traîne un excentrique 17. Une bielle 18 articulée sur l'excentrique 17 et sur le tambour 14, permet de faire basculer celui-ci autour de l'axe y, y'. L'amplitude du mouvement de basculement peut être réglée par la position de l'excentrique 17, tandis que la fréquence et la vitesse de ce mouvement peuvent être réglées par la vitesse variable du moteur 16 à courant continu. Un tambour cylindrique 19 prend appui sur des galets cylindriques 20 fixés sur le tambour 14. Un porte- moule constitué d'une plaque 21 fixe et d'une plaque 22 mobile pouvant être rapprochée de la plaque 21, par vis- sage de vis 23 entraînées en rotation lors du vissage par une chaîne 24 mise en mouvement par un réducteur 26, est disposé à l'intérieur du tambour 19. Un moteur à courant continu 27 entraîne par un réducteur 28, un pi- gnon conique 29 dont l'axe coincide avec l'axe y, y'. Le pignon conique 29 engrène dans une roue conique 30 solidaire d'un arbre 31 qui supporte des pignons droits 32. Ceux-ci engrènent dans des couronnes dentées 33 por- tées par le tambour cylindrique 19. La machine permet donc de donner au moule si- multanément un mouvement variable de rotation par rap- port à un axe x, x', un mouvement variable d'oscilla- tion par rapport à l'axe y, y' orthogonal à l'axe x, x', ce mouvement d'oscillation pouvant éventuellement être remplacé par un mouvement de rotation, et un mouvement orbital ayant deux composantes orthogonales dans un plan horizontal. Il est possible d'obtenir le mouvement orbital par des chariots déplacés suivant des axes qui ne sont pas perpendiculaires, puisqu'on en obtient encore deux 8 2590836 composantes de mouvement perpendiculaires entre elles. Pour permettre l'introduction des moules dans le porte-moule, les moules sont munis de galets de gui- dage 34 qui coopèrent avec des rails 35 du porte-moule. Le réducteur 26 est mis en mouvement par un moteur hydraulique 36 qui se crabote sur un arbre 37 par l'intermédiaire d'un vérin 38. Dès que le moule est serré par le porte-moule, le vérin 38 se rétracte et décrabote le moteur 36 de l'arbre 37, ce qui auto- rise le début du programme de fabrication d'une pièce par mise en mouvement du moule. Les moules utilisés sont des moules en deux pièces, ayant un conduit mettant l'empreinte du moule en communication avec l'extérieur et permettant de le remplir d'un liquide polymérisable. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une pièce creuse en matière plastique, qui consiste à introduire une composition polymérisable à chaud dans un moule chaud fermé, à mettre immédiatement le moule en mouvement de manière à appliquer la composition sur la paroi intér rieure du moule et à l'y polymériser en une pièce creu- se, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre le moule en mouvement en lui donnant un premier mouvement ayant, dans un plan horizontal, deux composantes dans deux di- rections perpendiculaires entre elles. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à donner au moule un deu- cième mouvement de rotation autour d'un deuxième axe et un troisième mouvement de basculement autour d'un troisième axe orthogonal au deuxième. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans le moule une composition liquide. 4. Procédé suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que la matière plastique est du polyamide, notamment du polyamide 6 ou du polyamide 12. 5. Machine de fabrication d'une pièce creuse en matière plastique qui comprend un moule et un méca- nisme destiné à mettre le moule en mouvement, caracté- 2590836 risée ne ce que le mécanisme est agencé de manière à donner au moule un mouvement ayant, dans un plan hori- zontal, deux composantes dans deux directions perpen- diculaires entre elles. 6. Machine suivant la revendication 5, carac- térisée en ce que le mécanisme comprend un arbre (10) entraîné en rotation, un galet excentré (9) solidaire en rotation de l'arbre (10), un premier élément (5) déplacé par le galet (9) suivant une première direc- tion, un second élément (7) déplacé par le galet (9) dans une seconde direction différente de la première, et sur lequel est fixé un portemoule, l'agencement étant tel que le premier élément (5) entraîne avec soi le second élément (7) dans la première direction en le laissant libre de se déplacer dans la seconde direc- tion. 7. Machine suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée par des moyens (27 à 33) pour donner au moule un deuxième mouvement de rotation par rapport à un deuxième axe (x, x') et par des moyens (16 à 18) pour donner au moule un troisième mouvement de bascu- lement par rapport à un troisième axe (y, y') ortho- gonal au deuxième axe. 8. Machine suivant les revendications 5, 6 ou 7, caractérisée en ce que les moyens (27 à 33) et (16 à 18) comprennent des moteurs à vitesses variables.