Brevet FR2680337A1 — publié le 19930219

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE SURMOULAGE D'UN SUBSTRAT La présente invention concerne l'encapsulation ou le surmoulage d'un substrat par injection d'une matière plas- tique sur au moins une partie du substrat. L'invention a trait en particulier à un procédé et à un dispositif de surmoulage mettant en oeuvre ce procédé. Le procédé d'encapsulation par injection de matières plastiques sur au moins une partie d'un substrat placé dans un moule comprend, notamment, les opérations suivantes * mise en place du substrat dans le moule, * éventuellement, mise en place dans le moule d'élé- ments additionnels au substrat, avant et/ou après la mise en place du substrat, ò fermeture du moule et mise sous pression, injection de matières plastiques, * libération de la pression de moulage * polymérisation ou refroidissement de la matière plastique injectée, * ouverture du moule, * extraction du substrat surmoulé. Ces différentes opérations peuvent s'effectuer à un poste unique Dans ce cas, la presse, disposée à ce poste, est monopolisée durant toutes ces opérations De plus, la presse doit alors être munie d'une grande amplitude d'ouverture afin de faciliter l'accès au contenu du moule. Ces deux impératifs entraînent une faible cadence de fa- brication et donc un coût élevé. En vue d'améliorer cette cadence, il a été proposé un procédé du type carrousel; les différentes opérations constituant ce procédé sont réalisées en des postes diffé- rents, un transfert par rotation étant prévu pour passer d'un poste à l'autre Ainsi, on a proposé un procédé à carrousel dans lequel l'ensemble des opérations s'effectue en quatre postes différents La fabrication d'un substrat surmoulé nécessite, dans ce cas, l'utilisation de quatre outillages (moules) L'investissement en outillages pour ce type de dispositif est donc lourd. De plus, en cas de problème sur un des outillages, l'ensemble du système est bloqué Pour une raison évidente de coût d'outillages, ce dispositif s'applique donc uni- quement à la production de pièces de petites dimensions, produites en grandes séries. La présente invention obvie aux inconvénients cités. L'invention a pour but de minimiser le temps d'un cy- cle de production d'un substrat surmoulé, avec une flexi- bilité de mise en oeuvre et un coût réduit. L'invention propose un procédé d'injection de matières plastiques, sur au moins une partie d'un substrat, notam- ment un vitrage monolithique ou feuilleté, en verre et/ou en matière plastique transparente, placé dans un moule disposé horizontalement, procédé dans lequel les opérations essentielles sont réalisées en deux postes différents. Ainsi, les opérations de mise sous pression du moule et d'injection de matières plastiques, de libération de la pression de moulage dans le moule, sont réalisées dans un poste, dit poste principal, et les autres opérations sont réalisées dans un autre poste, dit poste annexe, le moule étant transféré pour la mise en oeuvre de ces différentes opérations du poste annexe au poste principal pour revenir à nouveau au poste annexe. L'un des avantages du procédé opérant en deux postes sur un moule selon l'invention est qu'il permet, à l'aide de deux outillages (moules) de surmouler conjointement deux 3 - substrats qui peuvent être, le cas échéant, différents quant à leur forme et/ou dimensions Par moule, on entend selon l'invention le moule proprement dit et le contre- moule. 3 Pendant qu'une partie des opérations du procédé se déroule au poste principal pour un substrat contenu dans un moule, d'autres opérations du procédé se déroulent au poste annexe pour un deuxième substrat contenu dans un autre moule La cadence de fabrication est ainsi augmentée sans multiplier pour autant le nombre d'outillages. Selon une réalisation de l'invention, on utilise un poste principal et un poste annexe avec deux outillages, un double transfert simultané étant prévu pour passer d'un poste à l'autre. Dans une variante, on utilise un poste principal et deux postes annexes équivalents Dans ce cas, un transfert est envisagé pour le passage direct de chacun des deux postes annexes au poste principal et réciproquement. Dans une autre variante de l'invention, on utilise un poste principal et plus de deux postes annexes équivalents avec un transfert direct pour un moule de chacun des postes annexes au poste principal et réciproquement. L'invention concerne également un dispositif d'encapsulation comprenant un poste principal équipé d'une presse et d'une unité d'injection et au moins un poste an- nexe relié au poste principal par un dispositif de trans- fert ainsi qu'au moins deux outillages (moules). Un dispositif préféré comprend un poste principal et au moins deux postes annexes, reliés directement au poste principal à l'aide de tables de transferts, et au moins deux outillages. Un des avantages de l'invention est qu'à chaque poste annexe est affecté au moins un moule muni d'un dispositif de transfert Ce dispositif est notamment une table de transfert munie d'un mouvement linéaire bidirectionnelle. Ainsi selon l'invention, chaque moule est autonome un outillage peut être déficient sans que tout le disposi- tif soit immobilisé De plus, à une pièce fabriquée cor- respond son moule; la fabrication d'une pièce ne met donc 4- en oeuvre qu'un outillage. Ces moules peuvent accueillir des substrats de formes et/ou de dimensions distinctes Par exemple, une lunette arrière et un pare-brise de voiture peuvent être fabriqués conjointement. Selon une forme préférée de l'invention, le poste de fermeture et d'injection ne comprend qu'une presse et qu'une unité d'injection Etant entendu qu'afin de pouvoir injecter des matières plastiques de nature différente, ou à des débits différents (le surmoulage d'un pare-brise ne nécessite pas le même débit que le surmoulage d'une lunette arrière de voiture), la presse et l'unité d'injection sont adaptées, selon l'invention, à ces deux contraintes sup- plémentaires Ainsi, la presse peut être équipée d'un sys- tème de fermeture hydraulique "tout ou rien" avec contrôle de pression et l'unité d'injection est commandée avanta- geusement par un dispositif muni d'un logiciel comportant plusieurs programmes d'injection spécifiques Ce dispositif muni d'un logiciel permet en outre de réguler l'ensemble du procédé, plusieurs ordres pouvant être donnés simultané- ment Ces éléments seront décrits de façon plus détaillée dans la suite de la description. Afin d'améliorer l'accessibilité au contenu du moule, selon une forme préférée de l'invention, le moule et le contre-moule sont montés sur un porte-moule muni d'un sys- tème porte-feuilles Un tel système permet, comme son nom l'indique, une ouverture en porte-feuilles ce qui autorise, le cas échéant, une double accessibilité latérale et une accessibilité frontale. Un autre avantage d'un tel système porte-feuilles est que la durée de transfert d'un moule, d'un poste à l'autre peut être utilisée, une faible pression étant maintenue par ce système, pour la polymérisation et/ou le refroidissement de la matière plastique de surmoulage Le maintien de cette pression permet en outre de diminuer le risque de casse du substrat, notamment lorsque le substrat est en verre. Selon l'invention, les opérations telles que charge- ment, déchargement du moule, mise en place dans le moule d' éléments additionnels peuvent être automatisées En effet, ces opérations sont effectuées, selon l'invention, en un poste unique, situé en dehors de la presse En outre, l'accès au moule est facilité grâce au système porte- feuilles De plus, selon l'invention, la position horizon- tale du substrat dans le moule facilite sa manipulation et évite tout glissement Cet avantage est particulièrement appréciable quand le substrat est en verre. La suite de la description a trait, de façon plus dé- taillée, au procédé et au dispositif selon l'invention, en référence aux figures dans lesquelles: a la figure 1 est une vue schématique du dispositif, vue de dessus, mettant en oeuvre conjointement deux moules, a la figure 2 est une vue schématique de face du dis- positif de la figure 1. Sur la figure 1 sont représentés un poste principal A et deux postes annexes B et B'. A chaque poste annexe, B et B', est affecté un moule, respectivement 1 et 2, dans lequel un substrat, b ou b', non représenté, va être surmoulé. Le poste A est équipé d'une presse 3 à deux plateaux un plateau inférieur 4, fixe et un plateau supérieur 5, mobile et d'une unité d'injection 6. L'unité d'injection 6 comprend, notamment dans le cas d'injection de matières thermoplastiques, un calculateur (non représenté) permettant pour une même tête d'injection, plusieurs programmes d'injection spécifiques Ce calcula- teur peut être celui commercialisé par la Société Allen Bradley sous le nom de "Q D injection" Des moules de formes et/ou dimensions différentes peuvent ainsi être30 utilisés conjointement. Dans le cas d'applications RIM (Reaction Injection - Molding), l'unité d'injection 6 comprend, avantageusement, un module de pressage bicomposant par pompe volumétrique. Ce module a pour avantage d'éliminer la phase de remplis-35 sage, présente dans le cas du dosage par piston doseur En outre, elle comporte avantageusement un contrôle de la pression d'injection en temps réel Deux moules de formes et/ou dimensions distinctes peuvent être ainsi, le cas échéant, utilisés pour une même tête de mélange Un 6 - calculateur (dispositif muni d'un logiciel) commande avan- tageusement ces deux fonctions Ce calculateur pour l'in- jection RIM est par exemple celui commercialisé par la so- ciété Kraus Maffei. Une table de transfert bidirectionnelle 7 assure le transfert du moule 1, entre le poste A et le poste B Cette table de transfert est ici la partie inférieure d'un porte-moule dont la partie supérieure 8 s'ouvre tel un porte-feuilles Cette table se déplace en étant animé par un vérin (non représenté> sur deux rails 9 et 10 traversant la presse 3 Son mouvement est limité du poste B au poste A Deux butées de position réglables 11 et 12 sont dis- posées le long des rails Ainsi par exemple la table 7 est arrêtée en butée 12 lorsque le poste A est occupé par le moule 2, par exemple. D'un autre côté, une deuxième table de transfert bi- directionnelle 13 se déplaçant sur les deux rails 9 et 10 assure le transfert du moule 2 entre le poste B' et le poste A, selon le même principe que la table 7 Deux butées20 de position réglables 14 et 15 sont disposées de même, le long des rails 9 et 10 Chaque moule, 1 ou 2, possède son propre mouvement commandé par le dispositif calculateur, indépendamment l'un de l'autre. Le moule 1 est représenté en position fermée au poste B, le moule 2 est représenté ouvert au poste B', donc tous deux dans leur poste annexe pour des facilités de repré- sentation, sachant que normalement, en cours de fonction- nement, lorsqu'un moule est à son poste annexe, l'autre est au poste principal Le système d'ouverture en porte-30 feuilles du porte moule permet une grande accessibilité au contenu du moule. Une cabine d'aspiration 16 peut être installée en de- hors des postes annexes B et B', notamment lorsqu'il s'agit de matières plastiques de type RIM. Avantageusement, en effet, des composés organiques solvantés, tels un agent démoulant ou une peinture proté- geant la matière plastique contre les U V peuvent être pulvérisés sur le moule. Une cabine d'extraction de matière polymérisée dans -7 - les canaux d'alimentation du moule, non représentée, peut aussi être présente, notamment lorsque la matière injectée est de nature thermoplastique. La presse 3 est équipée, selon l'invention, de deux plateaux, un plateau inférieur 4 fixe et un plateau supé- rieur 5 mobile (figure 2) La course du plateau supérieur , verticale, peut être faible, limitant ainsi le temps de cycle Le moule 1, ou le moule 2, est disposé sur le pla- teau inférieur 4. 3 _ La fermeture de la presse est hydraulique et con- trôlée, par exemple, par un dispositif "tout ou rien": le plateau supérieur 5 décrivant sa course d'un bout à l'autre sans possibilité d'arrêt intermédiaire, le temps de course est ainsi limité. La presse 3 selon l'invention permet l'encapsulation aussi bien de matières de type thermoplastique que de ma- tières de type bicomposant, par exemple de type RIM. La force de fermeture, proportionnelle à la pression appliquée, garantit l'étanchéité évitant ainsi les bavures. Selon l'invention, la force de fermeture de la presse peut varier de 4 105 à 5 106 Newtons En effet des matières du type thermoplastique, visqueuses, nécessitent généralement une force de fermeture de l'ordre de 4 106 à 5 106 Newtons des matières plastiques bicomposants, du type RIM, géné- ralement moins visqueuses nécessitent habituellement une force de fermeture de l'ordre de 4 105 à 5 105 Newtons La force de fermeture est ajustée et contrôlée, selon l'in- vention, par un limiteur hydraulique programmable. L'exemple suivant décrit, de façon non limitative, la succession des différentes opérations réalisées lors de l'encapsulation de deux substrats b et b', conjointement, selon le dispositif décrit en relation avec les figures 1 et 2. Les moules 1 et 2 peuvent être de formes et/ou de di- mensions différentes. Le moule 1, fermé, contenant le substrat prêt à être encapsulé, est au poste A; le moule 2, ouvert, se situe au poste B' Un pression, proportionnelle à la surface de ma- tière plastique à injecter, est appliquée par les plateaux 8 - de la presse au moule 1 L'étanchéité du moule 1 assurée, la matière plastique, par exemple un polyuréthane thermo- plastique, est injectée L'injection terminée, on libère la pression de moulage dans le moule Le moule 1 est ensuite monté sur le porte-moule supporté par la table de transfert 7 et est transféré au poste A La polymérisation de la ma- tière plastique se déroule pendant et après le transfert. L'ensemble de ces opérations dure, environ une à deux mi- nutes. Pendant le déroulement de ces opérations, au poste annexe B', un agent démoulant est appliqué sur le moule 2; une peinture anti U V y est ensuite pulvérisée Eventuel- lement, des éléments additionnels, tels des éléments de fixation, de guidage, sont chargés dans le moule 2, ainsi que le substrat b' On ferme le moule 2 par le système porte-feuilles L'ensemble de ces opérations dure, environ une à deux minutes Le moule 2 est transféré par la table de transfert 13 du poste B' au poste A, préalablement li- béré du moule 1, et est disposé sur le plateau inférieur 4 de la presse 3 Le transfert du moule 2 du poste B' au poste A peut s'effectuer simultanément au transfert du moule 1 du poste A au poste B Pendant la durée nécessaire à la mise sous pression, qui peut être différente de celle utilisée précédemment, et à l'injection de la matière plastique dans le moule 2, le substrat b, surmoulé, est déchargé du moule 1 A nouveau, un agent démoulant puis une peinture anti U V sont pulvérisés sur le moule 1 Un deuxième substrat, identique au substrat b, est alors chargé dans le moule 1 ainsi qu'éventuellement des éléments additionnels Le moule 1 est fermé et transféré au poste A, dégagé du moule 2, ce dernier libéré de la pression de moulage se situant au poste B' ou entre le poste A et le poste B'. Toutes les opérations annexes, relatives soit au moule 1 ou au moule 2, telles chargement, déchargement du sub- strat, mise en place d'éléments additionnels, pulvérisation d'agent démoulant ou peinture anti U V, polymérisation de la matière plastique, refroidissement, sont effectuées en temps masqué, c'est-à-dire pendant la durée nécessaire à -9- la mise sous pression, l'injection et la libération de la pression de l'autre moule. D'autres opérations, non décrites, peuvent également se dérouler au poste principal ou au poste annexe. - i XVENVICATIONS 1 Procédé de surmoulage sur au moins une partie d'un substrat, placé dans un moule, notamment un vitrage mono- lithique ou feuilleté, en verre et/ou matière plastique transparente, par injection de matière plastique, carac- térisé en ce que les opérations essentielles constituant ce procédé sont réalisées en deux postes: un poste principal dans lequel sont effectuées la mise sous pression du moule, l'injection d'une matière plastique et la libération de la pression de moulage du moule, les opérations restantes étant effectuées à un poste annexe, un transfert du moule du poste annexe au poste principal puis un retour au poste annexe étant prévus. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant le déroulement des opérations au poste princi- pal pour un substrat contenu dans un moule ( 1), d'autres opérations se déroulent au poste annexe pour un deuxième substrat contenu dans un moule ( 2). 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à partir d'un premier moule ( 1) ouvert au poste annexe et d'un deuxième moule ( 2) fermé au poste principal, la séquence des opérations de surmoulage est la suivante: * chargement du substrat dans le moule ( 1), * fermeture du moule ( 1), simultanément à ces deux opérations * mise sous pression du moule ( 2), * injection de matière plastique, * décompression du moule ( 2), puis: * double transfert simultané des deux moules ( 1) et ( 2), respectivement au poste principal et au poste annexe, * mise sous pression du premier moule ( 1), * injection de matière plastique, ò décompression du moule ( 1), simultanément à ces trois opérations relatives au moule (l): * ouverture du deuxième moule ( 2), * déchargement du deuxième moule ( 2). 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce il - qu'un moule décrit, lors d'un cycle de surmoulage, un mou- vement linéaire d'aller du poste annexe au poste principal puis de retour du poste principal au poste annexe. 5 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux postes annexes équivalents et un poste principal, chacun des postes annexes étant relié di- rectement au poste principal. 6 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte plus de deux postes annexes équivalents et un poste principal, chacun des postes annexes étant reliés directement au poste principal. 7 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il com- prend une presse ( 3) et une unité d'injection ( 6) disposées au poste principal, au moins un moule ( 1, 2) et une table de transfert bidirectionnelle ( 7, 13) animée d'un mouvement linéaire pour le transfert du moule du poste annexe au poste principal et de retour du poste principal au poste annexe. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux moules. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend deux postes annexes. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le nombre de tables de transfert est égal au nombre de postes annexes. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le nombre de moules et de tables de transfert sont identiques. 12 Dispositif selon les revendications 8 à 11, ca- ractérisé en ce que des matières plastiques de nature dif- férente peuvent être injectées dans les deux moules. 13 Dispositif selon les revendications 7 à 12, carac- térisé en ce qu'il comporte au moins deux moules distincts. 14 Dispositif selon les revendications 7 ou 13, ca- ractérisé en ce qu'il comporte une seule unité d'injection. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'unité d'injection est commandée par un dispo- sitif muni d'un logiciel pouvant réguler l'ensemble des 12 - opérations du procédé. 16 Dispositif selon une des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que chaque moule est monté sur un porte- moule dont la partie inférieure ( 7) forme la table de5 transfert. 17 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la partie supérieure ( 8) du porte-moule est munie d'une ouverture en porte-feuille.