Brevet FR2585619A1 — publié le 19870206

Procédé et dispositif pour la fabrication d'une pièce de forme notamment en matière synthétique thermoplasti que, expansible La présente concerne un procédé et un dispositif pour la fabrication d'une pièce de forme, notamment en matière synthétique thermoplastique, expansible, selon lesquels la matière à mouler est introduite dans la cavité de moulage d'un moule fermé et on postcomprime la matière de moulage ainsi introduite et on la soumet le cas échéant à un traitement thermique. On connait déjà des procédés et des dispositifs pour la fabrication de pièces de forme, du type ci-dessus, dans lesquels on peut effectuer une postcompression à l'aide d'une plaque placée dans la cavité du moule en agissant de l'extérieur par l'intermédiaire de tiges, le moule étant fermé. Dans ce cas, la plaque se trouve dans un logement correspondant de la cavité du moule, logement dans lequel les parties formant le moule sont en retrait, puis pour une post-compression, après introduction de la matière de remplissage, en déplaçant des tiges à partir de l'extérieur, on pousse cette pièce de forme dans la cavité du moule et après une opération de post-compression, on ramène cette pièce de forme de nouveau en position de retrait.Un tel procédé et un tel dispositif ne conviennent pas pour des moules compliqués notamment s'il faut réaliser des pièces de forme complexes selon la technique des parois minces avec une surface extérieure dure et cela à cause de la réalisation et de la possibilité d'un coulissement limité de la plaque de post-compression dans la cavité du moule. En outre, du fait de la structure formée de tiges et d'une plaque selon l'art antérieur, on a des difficultés d'étanchéité pour la cavité interne du moule ainsi qu'une usure relativement importante au fonctionnement. De plus, le dispositif connu est comparativement coûteux dans sa réalisation et il n'est pas intéressant sur le plan du refroidissement et du chauffage du moule. Tous ces inconvénients font que le procédé et le dispositif n'ont pas été mis en oeuvre en pratique. La présente invention a pour but de créer un procédé pour la fabrication d'une pièce de forme du type ci-dessus, permettant de fabriquer non seulement des pièces de forme simples mais également des pièces de forme compliquées notamment selon la technique des parois minces à surface extérieure dure. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type ci-dessus, caractérisé en ce que la postcompression de la matière de moulage introduite dans la cavité du moule se fait de façon automatique pendant ou après le traitement à la vapeur ou le frittage par les parties de moule comprimées. De façon avantageuse, les parties de moule adaptées l'une dans l'autre à la manière d'un piston sont glissées l'une dans l'autre jusque dans une position de remplissage correspondant au plus grand volume de remplissage, puis la matière à mouler est introduite dans le moule en position de plus grand volume de remplissage puis, la matière à mouler est comprimée par compression des parties de moule jusqu'au volume définitif de moulage de la pièce de forme. Suivant un développement avantageux du procédé de l'invention, au cours d'un cycle de fabrication d'une pièce de forme, on maintient la partie extérieure du moule, fixe et on déplace la partie intérieure du moule, à la manière d'un piston, à partir d'une position complétement séparée des deux parties de moule pour passer à la position de remplissage, puis à la position du moule définitif pour la pièce de forme, ce mouvement à la manière d'un piston se faisant par rapport à la partie extérieure du moule, dans le sens rentrant pendant ou après l'injection de vapeur ou le frittage, puis dans le sens sortant après une compression. En particulier, la partie intérieure du moule est guidée dans la direction de déplacement pendant tout son cycle de déplacement. On a ainsi un procédé qui est extrêmement simple. On utilise le mouvement des parties du moule pour assurer la post-compression sans nécessiter de mouvement supplémentaire de pièces de forme et des moyens d'entrai#nement correspondants. L'invention convient non seulement pour des pièces de forme réalisées selon la technique des parois épaisses mais notamment pour des pièces de forme compliquées en parois minces et ayant une surface extérieure dure. Le degré de dureté de la surface d'une pièce de forme dépend essentiellement de la qualité de la post-compression c'est-à-dire de l'amplitude de la course de post-compression. Dans le procédé selon l'invention, cette course peut se faire entre des limites étendues.Il est avantageux de pouvoir utiliser du matériau peu coûteux à faible poids à l'état préexpansé comme matière première à perles de grandes dimensions pour réaliser des pièces de forme à parois minces. La matière première sous forme de perles de grandes dimensions notamment du polystyrène expansible sous forme de granulés grossiers ne demande après le remplissage de la cavité du moule avec de la matière pré-expansée et après expansion par apport de chaleur à l'aide de vapeur une post-compression correspondante pour donner à l'ébau- che une consistance suffisante et une surface dure. L'invention concerne également un dispositif mettant en oeuvre le procédé ci-dessus pour fabriquer des pièces de forme en matière thermoplastique expansible, ce dispositif étant caractérisé par une partie intérieure de moule logée de façon mobile dans une partie extérieure de moule à la manière d'un piston, avec une butée qui détermine la fin de course du moule pour la pièce de forme. De façon avantageuse, la partie intérieure du moule est reliée au poinçon d'un dispositif de pressage et en particulier le poinçon ainsi que la partie interne du moule sont alignés par rapport à la partie externe du moule. Les parties mobiles sont de ce fait réduites au minimum, ce qui limite l'usure au minimum. Il n'y a pas non plus de problème d'étanchéité comme dans l'état de la technique. Les deux moitiés de moule sont munies de surfaces de séparation se recouvrant et qui passent autour de la cavité du moule dans le sens de l'ouverture de sorte que la matière ne peut s'échapper de la cavité du moule dans le sens de l'ouverture pour une cavité de moule de grandes dimensions. La cavité du moule peut être modifiée dans tout le déroulement du cycle à tout instant à partir d'un jeu d'ouvertures maximum jusqu'à une cavité creuse minimale (moule fermé). Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux d'un dispositif selon l'invention, les parties de moule présentent des surfaces inclinées pour réaliser la paroi latérale de la pièce. La réalisation sous forme de surfaces inclinées permet pendant une phase de post-compression de développer non seulement une compression dans la direction de déplacement du moule mais également dans la direction perpendiculaire à la direction de déplacement et ainsi perpendiculairement à la paroi latérale elle-même ; on peut ainsi réaliser des parois latérales à surface extérieure dure sans qu'il soit nécessaire de comprimer la hauteur des parois latérales. Selon un développement avantageux de l'invention, pour réaliser des cavités ou réserves dans la pièce de forme, il est prévu au moins un noyau dans la cavité du moule. En particulier, le noyau est guidé de façon coulissante dans l'une des parties de moule et cela avantageusement dans la partie extérieure fixe du moule. Le noyau est précontraint par au moins un ressort dans la direction de la partie de moule qui ne guide pas le noyau et peut buter contre la paroi intérieure de moulage de cette partie de moule. De façon avantageuse, la zone de butée du noyau sur la paroi de la partie du moule qui ne guide pas le noyau peut être en saillie et le noyau peut s'enfoncer complétement et se mettre à niveau dans le plan de la paroi de moulage de la partie de moule guidant le noyau, contre la force des ressorts lorsque le moule est dans sa position de post-compression. Le noyau peut être prévu au niveau des surfaces inclinées des parties de moule et/ou au niveau de la surface du fond des parties de moule et dans ce cas, le noyau est coulissant dans la direction de déplacement de la partie mobile du moule. L'invention sera décrite de façon plus détaillée ci-après à l'aide de différents exemples de l'invention en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif selon l'invention en vue schématique, cette figure montrant seulement deux parties de moule qui constituent un moule et qui se trouvent en position de remplissage. - la figure 2 est une coupe analogue à celle de la figure 1 du dispositif de la figure 1 en position de post-compression. - la figure 3 est une coupe analogue celle de la figure 1 avec un noyau élastique, les parties de moule se trouvant en position de remplissage et, - la figure 4 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 2 à travers le dispositif de la figure 1 en position de post-compression. Dans les mêmes pièces de forme portent les mêmes références. De façon plus détaillée 1. Parties internes du moule 2. Parties externes du moule 3. Cavité creuse du moule/pièce de forme 4. Surface de séparation 5. Noyau 6. Ressorts 7. logement pour le noyau 8. Surface inclinée 9. Surface inclinée 10. butée 12. Zone de butée du noyau 13. Plan 14. Surface du fond Les figures 1 et 2 montrent schématiquement un exemple de réalisation de l'invention applicable à la post-compression par exemple selon le procédé de l'injection brutale de vapeur ou le procédé à deux chambres ainsi que d'autres procédés de fabrication par expansion de polyuréthane. Les détails particuliers tels les buses de vapeur, les chambres de vapeur et les raccords des conduites etc ont été supprimés du dessin dans un but de simplification. Le dispositif pour la fabrication de pièces de forme se compose essentiellement d'une partie extérieure 2 de moule et d'une partie intérieure 1 de moule ; la partie intérieure de moule 1 est adaptée par la forme dans la partie extérieure de moule 2 pour constituer une cavité creuse interne correspondant à la forme de la pièce de forme à fabriquer. Les deux parties de moule se rejoignent à la périphérie par leur surface de séparation 4 de façon étanche l'une par rapport à l'autre. Les parties de moule peuvent avoir une section quelconque bien que dans de nombreux cas, ces parties soient rectangulaires, carrées ou circulaires. Dans la position représentée à la figure 1, la partie extérieure 2 du moule et la partie intérieure 1 du moule se trouvent engagées l'une dans l'autre pour former une cavité creuse de moulage ayant un volume relativement important. Dans cette position, pendant le fonctionnement, on introduit de la matière de remplissate par exemple du polystyrène pré-expansé sous la forme de granulés dans la cavité de moulage 3 à l'aide d'un injecteur de remplissage non représenté ; puis avec apport de chaleur par exemple à l'aide de vapeur, on expanse, puis on effectue une post-compression thermomécanique en déplaçant la partie intérieure 1 du moule dans la direction de fermeture A du moule, en enfonçant comme indiqué aux dessins jusqu'à ce que la partie intérieure 1 du moule vienne contre la butée 10 de la partie extérieure 2 du moule et fixe ainsi les deux parties de moule 1, 2 dans la direction axiale ; la cavité de moulage 3 est ainsi diminuée en fonction de la post-compression comme cela découle de la figure 2. Il apparait que la matière introduite et expansée se trouve à un degré de densité plus élevé du fait de la post-compression, si bien que la pièce de forme fabriquée présente une plus grande résistance et notamment une surface dure.La phase de postcompression permet également de réaliser des pièces de forme de géométrie complexe avec des lignes de contour fortement accentuées et des arêtes dures, notamment également des pièces de forme à parois minces. Du fait du volume de remplissage relativement important du dispositif selon la figure 1, la cavité de moulage 3 peut se remplir plus rapidement et plus complétement que dans l'état de la technique et permet d'utiliser également un matériau de remplissage peu coûteux, à grosses perles et à faible poids en vrac. Selon les figures 1 et 2, la partie extérieure 2 du moule et la partie intérieure 1 du moule présentent des surfaces inclinées internes 9 et 8 qui forment une paroi inclinée sur le produit fabriqué entrainant non seulement une post-compression dans la direction de déplacement de la partie intérieure 1 du moule dans la direction de fermeture A mais également dans la direction radiale, vers l'extérieur vers la gauche selon les figures 1 et 2, si bien que la hauteur de la paroi latérale inclinée reste pratiquement sans être comprimée pendant la phase de post-compression ; en même temps, il se produit néanmoins une compression perpendiculaire à l'inclinaison de la paroi latérale. La partie latérale inclinée subit ainsi une post-compression de même que le fond de la pièce de forme. Après la phase de post-compression, on ouvre le moule dans la direction d'ouverture B et on extrait la pièce de forme du moule comme cela est connu en soi. De façon avantageuse, en fonctionnement, on maintient la partie extérieure 2 du moule sur un support fixe et on déplace la partie intérieure 1 du moule dans la direction verticale à l'aide de moyens non représentés (poinçon, dispositif de pressage, rails de guidage). L'exemple de réalisation de l'invention représenté aux figures 3 et 4 correspond pour la structure de base au dispositif des figures 1 et 2 et en outre au niveau des surfaces inclinées 6, 9 des deux parties de moule 1, 2, il est prévu un noyau à ressorts 5 dans un logement de noyau 7 correspondant de la partie extérieure 2 du moule. Le noyau 5 est précontraint par au moins un ressort 6 contre la paroi intérieure de moulage de la partie interne de moule 1 et cela de façon que pendant une phase de post-compression, le matériau de remplissage ne puisse arriver dans la zone de la surface d'attaque du noyau 5 et de la partie interne de moule 1. Comme cela découle des figures 3 et 4, la partie interne de moule 1 comporte une zone de paroi de moule 12, en saillie au niveau du noyau 5 et qui, après la phase de post-compression, vient en appui dans le plan 13 de la surface inclinée 9 selon la figure 4 ; le noyau 5 est enfoncé de façon correspondante contre la force des ressorts 6 dans le logement de noyau 7 de la partie extérieure de moule 2. On peut ainsi réaliser des cavités en continu dans une pièce de forme à l'endroit souhaité par exemple dans une pièce de forme en forme d'emballage pour oeufs. Selon l'invention, on a ainsi un procédé et un dispositif pour la fabrication d'une pièce de forme notamment en matière synthétique thermoplastique expansible telle que du polyuréthane. Le produit à mouler est introduit dans la cavité de moulage à volume de remplissage agrandi, puis le cas échéant après une expansion du produit expansible, on effectue une post-compression en rapprochant les unes des autres les parties de moule pour réduire le volume de la cavité de moulage. Cela permet notamment de fabriquer des pièces de forme à géométrie complexe et selon la technique des parois minces, ayant une bonne qualité de surface et un contour dur. Le procédé selon l'invention est particulièrement intéressant lorsqu'il est mis en oeuvre sur des dispositifs de moulage sous vide. R E V E N D I C A T I O N S 10) Procédé pour la fabrication d'une pièce de forme notamment d'une pièce de forme en matière thermoplastique susceptible d'être expansée, procédé selon lequel la matière à mouler est introduite dans la cavité de moulage d'un moule fermé, le produit à mouler étant post-compacté et le cas échéant on le soumet à un traitement thermique, procédé caractérisé en ce que la post-compression de la matière de moulage introduite dans la cavité (3) du moule se fait de façon automatique pendant ou après le traitement à la vapeur ou le frittage par les parties de moule comprimées (1, 2). 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties de moule (1, 2) adaptées l'une dans l'autre à la manière d'un piston, sont coulissées l'une dans l'autre vers une position de remplissage à laquelle correspond le plus grand volume de remplissage, en ce qu'on introduit la matière à mouler de façon correspondante dans le volume de remplissage agrandi, du moule et en ce que la matière à mouler, introduite de cette manière est soumise à une post-compression en continuant à comprimer les parties de moule (1, 2) Jusqu'à obtenir le volume définitif du moule pour la pièce de forme. 30) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au cours d'un cycle de fabrication d'une pièce de forme, on maintient la partie extérieure (2) du moule, fixe et on déplace la partie intérieure (1) du moule, à la manière d'un piston, à partir d'une position complétement séparée des deux parties de moule (1, 2) pour passer à la position de remplissage, puis à la position du moule définitif pour la pièce de forme, ce mouvement à la manière d'un piston se faisant par rapport à la partie extérieure (2) du moule, dans le sens rentrant pendant ou après l'injection de vapeur ou le frittage, puis dans le sens sortant après une compression. 40) procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie intérieure du moule (1) est guidée dans la direction de déplacement pendant son cycle de mouvement complet. 50) Dispositif pour la fabrication d'une pièce de forme notamment en matière synthétique thermoplastique expansible, selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par une partie intérieure de moule (1) logée de façon mobile dans une partie extérieure de moule (2) à la manière d'un piston, avec une butée (10) qui détermine la fin de course du moule pour la. pièce de forme. 60) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie interne du moule (1) est reliée à un poinçon d'une presse. 70) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le poinçon ainsi que la partie intérieure (1) du moule sont alignés par rapport à la partie extérieure (2) du moule. 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les parties (1, 2) du moule présentent des surfaces inclinées (8, 9) pour former une paroi latérale d'une pièce de forme. 90) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce qu il comporte au moins un noyau (5) à l'intérieur de la cavité du moule pour réaliser des cavités dans la pièce de forme. 100) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le noyau (5) est guidé de façon coulissante dans l'une des parties de moule (1, 2). 110) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le noyau (5) est introduit dans la partie de moule extérieure (2) de façon coulissante. 120) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le noyau (5) est soumis à l'action d'une pression de préférence à au moins un ressort (6) dans le sens de la partie de moule qui ne guide pas le noyau et vient buter contre la paroi intérieure de cette partie de moule. 130) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la zone de butée du noyau de la paroi de moule est en saillie et le noyau (5) est susceptible d'être enfoncé complétement et à fleur par rapport au plan (13) de la paroi de moule qui guide le noyau contre la force de précontrainte, lorsque le moule est en position de post-compression. 140) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le noyau (5) est prévu au niveau des surfaces inclinées (8, 9) des parties de moule (1, 2). 150) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le noyau est prévu au niveau de la surface de fond (14) des parties de moule (1, 2) et est coulissant dans le sens de la direction de déplacement (A, B) de la partie de moule, mobile.