Brevet FR2607747A1 — publié le 19880610

MOULE POUR ROTOMOULAGE ET DISPOSITIF COMPORTANT UN TEL MOULE La présente invention concerne les moules pour l'obtention de pièces selon la technique du rotomoulage et les . dispositifs de rotomoulage munis de tels moules. Le rotomoulage est une des techniques couramment utilisées pour l'obtention de pièces creuses en matière moulable comme, par exemple, de la matière plastique. Cette technique consiste à utiliser un moule enfermant une certaine quantité de matière moulable, à chauffer au moins une partie de la paroi du moule pour faire fondre la matière moulable, tout en animant le moule de mouvements de rotation, par exemple autour de deux axes perpendiculaires. A mesure que la matière moulable subit une certaine fusion pour prendre une consistance mi-pâteuse, mi-liquide, elle se répartit sur toute la surface intérieure du moule de façon sensiblement uniforme, pour épouser sa forme. On effectue ensuite le refroidissement du moule pour solidifier la matière moulable. Cette technique dite de rotomoulage donne de bons résultats pour obtenir des pièces creuses dont la matière a un point de fusion relativement bas. Cependant, du fait que le moule est soumis à des mouvements de rotation combinés, il décrit dans l'espace des trajectoires très complexes. Ceci pose des problèmes pour le chauffage du moule et pour faire fondre la matière moulable qu'il renferme, et pour l'évacuation des calories et le refroidissement du moule qui entraîne la solidification de la matière quand elle est répartie sur la surface intérieure du moule. C'est la raison pour laquelle, le plus souvent, le moule est enfermé dans une étuve qui est chauffée pendant la première partie du processus de moulage et qui est ensuite ouverte pour permettre d'en extraire le moule et de le refroidir. On comprend aisément que de tels dispositifs sont particulièrement lourds à mettre en oeuvre et sont de gros consommateurs d'énergie, ce d'autant plus que les étuves couramment employées sont surdimensionnées par rapport au volume des pièces confectionnées de cette manière. Il existe également des dispositifs employant des moules qui sont constitués d'une double paroi délimitant un espace entourant la surface intérieure du moule, et de canalisations d'amenée et d'évacuation d'un fluide. Ces canalisations permettent de faire passer dans l'espace, soit un fluide chaud pour le chauffage du moule, soit un fluide froid pour son refroidissement. Ces disposit fs sont nécessairement complexes, du fait essentiellement qu'ils comportent des moyens d'amenée et d'évacuation de fluides dans un espace entourant les moules pendant que ceux-ci sont animés en rotation. En effet, ces moyens comprennent des passages étanches tournants qui sont soumis à des contraintes physiques nécessitant des interventions fréquentes pour leur maintien en bon état. De plus, la longueur des canalisations qui véhiculent les fluides est à l'origine de pertes thermiques importantes contribuant à diminuer le rendement de ces dispositifs. De telles contraintes sont aggravées avec les techniques de moulage par introduction d'air chaud comprimé dans le moule. Ces techniques sont notamment employées pour l'obtention de pièces présentant une faible épaisseur de paroi. On imagine les difficultés qui doivent être surmontées pour une mise en oeuvre correcte de ces techniques. En fait, les principaux reproches qui peuvent être adressés aux différentes techniques de moulage évoquées ci-dessus sont de plusieurs ordres, Elles entraînent une importante consommation d'énergie et de temps car les dispositifs qu'elles nécessitent sont particulièrement lourds et complexes et elles occasionnent une consommation importante de matière première moulable. En effet, on constate bien souvent que pour obtenir une pièce de qualité correcte il est nécessaire, avec les dispositifs connus, d'employer de grandes quantités de matière première car l'épaisseur de la pièce moulée n'est pas homogène, c'est ainsi que certaines parties de la paroi de la pièce seront plus épaisses que d'autres. Ceci est dû principalement au fait que la diffusion de la chaleur sur les parois du moule n'est pas uniforme. Lors du processus de moulage, la matière première va ainsi se déposer principalement sur les points des parois du moule où la chaleur est la plus élevée et former de la sorte des agrégats. La présente invention a pour but, notamment, de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. Plus précisément, la présente invention a pour objet un moule pour rotomoulage caractérisé par le fait qu'il comporte une première enveloppe intérieure définissant la forme d'une pièce à obtenir par moulage, une deuxième enveloppe entourant la première pour définir àvec elle un espace fermé étanche, et une certaine quantité de fluide disposée dans ledit espace fermé. La présente invention a aussi pour objet un dispositif de rotomoulage pour l'obtention de pièces en matière moulable, caractérisé par le fait qu'il comprend - un moule comportant une première enveloppe intérieure définissant la forme d'une pièce à obtenir par moulage, une deuxième enveloppe entourant la première pour définir avec elle un espace fermé étanche, et une certaine quantité de fluide disposée dans ledit espace fermé, - une embase de support dudit moule, - des moyens pour animer ledit moule d'un mouvement de rotation autour d'un premier axe par rapport à l'embase, et - des moyens d'échanges thermiques avec ledit fluide. Selon une autre caractéristique de la présente invention, ledit fluide a une température de vaporisation au moins égale à la température de fusion de ladite matière moulable. De préférence, le fluide employé sera un fluide fluo-carboné dont les caractéristiques physiques, définies par la courbe pression-température, permettent d'éviter l'emploi d'un moule comportant des parois renforcées ou très épaisses ce qui serait le cas avec d'autres fluides tel que l'eau. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels la Figure unique représente, dans une vue schématique partiellement écorchée, un mode de réalisation d'un moule pour rotomoulage et un dispositif de rotomoulage selon l'invention. La Figure unique représente un moule 1- paur rotomoulage. Ce moule comprend une première enveloppe 2 définissant par sa face intérieure 3, la forme de la surface extérieure de la pièce à moule~, la paroi de cette enveloppe 2 étant en un matériau relativement bon conducteur de la chaleur. Une deuxième enveloppe 4 entoure la première pour qu entre elles soit délimité un espace 5 fermé, apte à contenir un fluide 6 dont le volume est déterminé en fonction de celui de l'espace 5 et dont la nature est choisie, notamment, quant à sa température de vaporisation par rapport à la température de fusion de la matière moulable 7, qui sera placée dans la première enveloppe. En fait, cette température de vaporisation sera au moins voisine de la température de fusion de cette matière moulable 7. La paroi de cette deuxième enveloppe est également en un matériau bon conducteur de la chaleur. Le moule décrit ci-dessus sera utilisé dans le dispositif de rotomoulage 30 dont la description et le fonctionnement sont donnés ci-après. Ce fonctionnement met en évidence le fait que ce moule permet d'effectuer du rotomoulage sans avoir à amener, au niveau de l'espace 5, délimité entre les deux enveloppes 3, 4, des fluides chauds ou froids délivrés par une source extérieure, comme cela était nécessaire avec certains dispositifs appartenant à l'art antérieur. Bien entendu, pour pouvoir enfermer dans la première enveloppe 3 une certaine quantité de matière moulable 7, le moule est réalisé en au moins deux demi-coquilles 11, 12 aptes à être réunies suivant un plan de contact étanche 13. Chaque demi#coqui!le comprend donc deux enveloppes intérieure et extérieure délimitant un espace fermé 14, 15 enfermant chacun une certaine quantité de fluide 16, 17 fonction respectivement, de leur volume. Ce fluide est introduit dans les espaces fermés 14, 15 soit au moment de la fabrication des deux demi-coquilles, soit par une ouverture pratiquée dans l'enveloppe extérieure de chacune des deux demi-coquilles et fermée, par exemple, par un bouchon. Ce fluide est à l'état liquide lorsqu'il est à la température ambiante et sous une pression normale.Les deux demi-coquilles sont maintenues au contact l'une de l'autre suivant le plan 13 par tous moyens de pression, notamment, comme illustré, par une pluralité d'ensembles 18 de boulons-écrous réunissant deux couronnes 19, 20 solidaires des deux bords 21, 22 respectivement des deux demi-coquilles 12, 11 et définis suivant le plan 13. En outre, il est prévu de relier les deux demi-coquilles par une conduite souple (non représentée) afin d'obtenir un équilibre des pressions dans les espaces fermés 14 et 15. Comme mentionné ci-avant, ce moule est destiné à être utilisé dans un dispositif de rotomoulage. Il doit donc être soumis lui-même, directement, à un mouvement de rotation autour d'un premier axe. Pour cela, la surface extérieure de la deuxième enveloppe 4 comporte, sur un même axe 23, deux portions d'arbres colinéaires 24, 25 opposées. Le moule pourra donc être animé d'un mouvement de rotation autour de cet axe 23. Le dispositif 30 permettant d'utiliser un moule comme décrit ci-dessus comporte une embase de support 31 avantageusement en forme de "U". Dans les deux branches parallèles de ce "U" sont réalisés deux paliers 32, 33 aptes à recevoir respectivement les deux portions d'arbres colinéaires 24, 25 solidaires de l'enveloppe extérieure 4 (ou d'au moins une des deux demicoquilles 11, 12 lorsque le moule est ainsi conformé). Un moteur 34 est fixé sur l'embase 31 de façon que son arbre de rotation 35 soit couplé directement ou indirectement, par exemple à l'aide d'un réducteur (non illustré), avec une des deux portions d'arbres 24, 25 en l'occurrence la portion 24, sur la Figure. De cette façon, le moule 1 peut être animé d'un premier mouvement de rotation par rapport à l'embase 31 autour de l'axe 23, ce mouvement de rotation étant d'ailleurs avantageusement relativement lent, comme il sera explicité ci-après. Le disposit:f 30 comporte en plus un socle 40 sur lequel est montée l'embase 31 par l'intermédiaire d'un deuxième arbre de rotation 41 monté dans des paliers 42 solidaires du socle, de façon à pouvoir faire tourner, ou pivoter, cette embase autour d'un second axe 43 avantageusement perpendi culaire au premier axe 23. Un second moteur 44 est fixé sur le socle 40 et a son arbre de rotation couplé au second arbre 41 de façon à l'entraîner dans un mouvement de rotation avantageusement osci lant. Ce mouvement oscillant permet d'éviter l'usure, et même la cassure, des moyens de connexion tournants servant à alimenter, par exemple électriquement, le premier moteur 34. Ce premier moteur sera avantageusement relié par des conducteurs souples 39, pouvant mieux absorber les mouvements oscillants de l'embase 31. De plus, ce mouvement de rotation oscillant de l'embase 31 permet de monter les moyens de chauffage 50 du moule directement sur l'embase support 31 et d'utiliser, comme illustré schématiquement sur la Figure, une rampe de chauffage au gaz 51 alimentée par un tuyau souple 52 qui pourra, lui aussi, absorber et suivre le mouvement de rotation oscillant de l'embase 31. La rampe 51 est positionnée de façon que les flammes 53 puissent lécher une portion 54 de la paroi externe de la deuxième enveloppe 4 lorsque le moule est animé de son mouvement de rotation autour de l'axe 23, cette portion étant en fait celle contre laquelle repose constamment le fluide 6 lorsqu'il est en phase liquide, c'est-à-dire les point bas du moule. Le dispositif 30 comprenant le moule 1 fonctionne de la façon suivante Tout d'abord, le moule 1 est ouvert, c'est-à-dire les deux demicoquilles 11, 12 sont désunies. Dans l'une d'elles, on dispose la quantité de matière moulable 7 nécessaire à la réalisation de la pièce devant être moulée en creux. Les deux demi-coquilles sont assemblées et liées l'une à l'autre de façon étanche avec les boulons-écrous 18, afin de reformer le moule complet. Les deux portions d'arbres 24, 25 sont positionnées dans leur palier respectif. Quand l'ensemble est bien fixé, les deux moteurs 34, 44 sont mis en marche. Le moule est ainsi animé de deux mouvements de rotation autour, respectivement, des deux axes 23, 43. La rampe à gaz 51 est allumée et les flammes lèchent la paroi externe de la deuxième enveloppe des deux demi-coquilles. Cette deuxième enveloppe conduit la chaleur et la communique au fluide enfermé dans l'espace 5 qui se vaporise. Par changement de phase et libération de la chaleur latente de vaporisation, le fluide sous forme de vapeur va ainsi se condenser aux points les moins chauds du moule ce qui permet d'obtenir une température uniforme sur l'ensemble du moule. Cette vapeur communique une certaine quantité de chaleur à l'enveloppe intérieure 2 qui en transmet à son tour une partie à la matière 7. Comme le fluide 6 a été choisi pour sa température de vaporisation au moins égale à celle de fusion de la matière moulable 7 utilisée, cette dernière commence à fondre.Comme les deux mouvements de rotation s'effectuent suivant deux axes perpendiculaires et sont relativement lents pour éviter une centrifugation, la matière 7 se répand sur toute la surface interne 3 de l'enveloppe intérieure 2 et en épouse tous les contours suivant une épaisseur uniforme. Quand toute la quantité de matière 7 a fondu et s'est répandue relativement uniformément, le chauffage de l'enveloppe extérieure est coupé. La vapeur contenue dans l'espace 5 se refroidit et se condense. Ce refroidissement se transmet à la première enveloppe et donc à la matière 7 moulée sur la surface 3. Lorsque toute cette matière moulée est refroidie et, surtout, solidifiée, les deux moteurs 34 et 44 sont arrêtés, le moule est ouvert et on peut alors procéder au démoulage de la pièce réalisée par rotomoulage. On observera que pour parfaire le refroidissement de la matière moulée et améliorer les qualités de solidité de la pièce réalisée - qualités qui dépendent également des conditions dans lesquelles est effectué le refroidissement - on pourra adjoindre une source extérieure de froid, par exemple un dispositif de pulvérisation d'eau, qui permettra d'obtenir un abaissement uniforme de la température sur l'ensemble du moule. Le moule et le dispositif décrits ci-dessus présentent plusieurs avanta ges. Le fluide 6 est enfermé dans un espace clos, ce qui permet d'amener les moyens de chauffage directement au niveau du moule, et donc d'éviter incontestablement les pertes thermiques existant dans l'art antérieur. On observera à ce propos qu'afin de réduire encore lespertes thermiques, l'embase 31 pourra être coiffée par une pièce symétrique de section en forme de "U" renversé, l'ensemble constituant ainsi une enceinte parallélépipédique enfermant le moule 1 et permettant d'éviter les pertes par rayonnement. La fusion de la matière moulable 7 est produite par la chaleur transmise par l'enveloppe intérieure 2 et apportée par un fluide à l'état de vapeur. Les échanges thermiques au niveau de l'enveloppe n'ont donc pas lieu en des points préférentiels. Ils sont uniformément répartis sur toute la surface de cette enveloppe. La fusion de la matière moulable est donc idéalement uniforme, ainsi d'ailleurs que son refroidissement. La masse de la pièce moulée est donc très homogène, ce qui donne à cette pièce une qualité supérieure et une plus grande solidité. Le fait que les fluides 6 soient enfermés dans un espace clos permet de réduire au maximum le nombre de câbles de connexion tournants externes au dispositif, et donc le nombre d'interventions nécessaires pour le maintien du dispositif de rotomoulage en bon état de marche. Son prix de revient s'en trouve diminué. Enfin, un dispositif 30 de rotomoulage utilisant le moule 1 décrit cidessus étant des plus compact, son utilisation permet une économie d'énergie de chauffage intéressante et une économie de manutention et de temps. REVENDICATIONS 1. Moule (1) pour rotomoulage CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte une première enveloppe intérieure (2) définissant la forme d'une pièce à obtenir par moulage, une deuxième enveloppe (4) entourant la première pour définir avec elle un espace fermé étanche (5), et une certaine quantité de fluide (6) disposée dans ledit espace fermé. 2. Moule selon la revendication 1, - CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué au moins de deux demi-coquilles (11, 12) assemblées suivant un plan de contact étanche (13), chaque demi-coquille définissant un espace fermé (14, 15) enfermant chacun une certaine quantité de fluide (16, 17), chaque demi-coquille comportant une couronne latérale extérieure (19, 20), et des moyens (18) pour lier les deux dites couronnes. 3. Moule selon l'une des revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte deux portions d'arbres de rotation opposées (24, 25) suivant un même axe (23) situées sur ladite enveloppe extérieure (4). 4. Moule selon la revendication 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les demi-coquilles (11, 12) sont reliées par une conduite afin d'obtenir un équilibre des pressions dans les espaces fermés (14, 15). 5. Dispositif (30) de rotomoulage pour l'obtention de pièces en matière moulable (7), CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend - un moule (1) comportant une première enveloppe intérieure (2) définissant la forme d'une pièce à obtenir par moulage, une deuxième enveloppe (4) entourant la première pour définir avec elle un espace fermé étanche (5), et une certaine quantité de fluide (6) disposée dans ledit espace fermé, - une embase de support (31) dudit moule, - des moyens pour animer ledit moule d'un mouvement de rotation autour d'un premier axe (23) par rapport à l'embase, et - des moyens d'échanges thermiques avec ledit fluide. 6. Dispositif selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la température de vaporisation dudit fluide (6) est au moins égale à la température de fusion de ladite matière moulable (7). 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens d'échanges thermiques avec ledit fluide (6) comportent des moyens de chauffage (50) de ladite enveloppe extérieure (4), ladite enveloppe extérieure étant en un matériau bon conducteur de la chaleur. 8. Dispositif selon la revendication 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit fluide est un fluide fluo-carboné. 9. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte au moins un socle (40), et des moyens (41, 44) pour animer en un mouvement de rotation ladite embase de support (31) autour d'un deuxième axe (43) par rapport audit socle. 10. Dispositif selon la revendication 9, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le mouvement de rotation de ladite embase de support (31) est un mouvement oscillant. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdits premier (23) et second (43) axes de rotation sont perpendiculaires. 12. Dispositif selon l'une quelconque revendication 5à 11, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit moule (1) est enfermé dans une enceinte constituée par embase de support (31).