Brevet FR2707548A1 — publié le 19950120

Procédé de fabrication par iniection de pièces moulées en matière svnthétisue et moule t > our la mise en oeuvre de ce procédé L'invention concerne un procédé de fabrication de pièces moulées en matière synthétique ainsi qu'un moule pour la mise en oeuvre de ce procédé et les pièces industrielles obtenues au moyen du moule et du procédé. Les pièces industrielles fabriquées aujourd'hui, en particulier les pièces d'épaisseur importante, de 20 à 40 mm d'épaisseur, nécessitent l'utilisation de procédés de fabrication onéreux en particulier en raison du coût élevé des moules. Ces moules sont généralement des moules métalliques ou composites, dont la réalisation n'est appropriée que pour la fabrication de pièces en grande série. Il existe des moules moins onéreux, en particulier dans le domaine de la fonderie, mais ces moules sont à ce jour réservés à la fabrication de pièces en matériaux métalliques et ne permettent pas l'utilisation de matières synthétiques telles que des matériaux composites utilisées dans un grand nombre de pièces industrielles aujourd'hui fabriquées. Le but de la présente invention est donc de proposer un procédé de fabrication de pièces moulées en matière synthétique qui ne nécessite pas la fabrication de moules onéreux spécifiques et permette la réalisation en petite série de pièces industrielles relativement épaisses telles que celles rencontrées en robinetterie. L'invention concerne à cet effet un procédé de fabrication par injection dans une cavité de moulage de pièces en matière synthétique liquide polymérisable, caractérisé en ce qu'on réalise les éléments constitutifs d'un moule en sable, en ce qu'on étanchéifie au moins les parties du moule susceptibles d'être en contact avec la matière synthétique liquide par application d'une pellicule organométallique, en ce qu'on sèche le revêtement, en ce qu'on place dans la cavité de moulage ainsi étanchéifiée soit un noyau, de préférence en sable également étanchéifié, amovible ou destructible lors du démoulage et revêtu d'un drapage constitué par un matériau de renfort, soit un élément de renfort inamovible et indestructible, en ce qu'on ferme le moule en étanchéifiant le plan de joint au moyen d'un joint ou d'une chicane appropriée, en ce qu'on injecte une matière synthétique liquide polymérisable, en ce qu'on démoule après polymérisation de la matière la pièce par destruction du moule et éventuellement du noyau. Selon une forme de mise en oeuvre préférée de l'invention, préalablement à l'injection d'une matière synthétique liquide polymérisable, on crée le vide dans la cavité de moulage au moyen d'au moins un évent ménagé dans au moins l'un des éléments dudit moule. L'invention concerne également un moule pour la mise en oeuvre du procédé précédent, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux éléments réalisés en sable et délimitant une cavité de moulage, un revêtement d'étanchéité disposé sur au moins les parties desdits éléments susceptibles d'être en contact avec la matière synthétique liquide polymérisable introduite dans ladite cavité de moulage, au moins une buse d'injection ménagée dans l'un des éléments du moule et éventuellement un ou plusieurs évents ménagés dans l'une ou l'autre des parties du moule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description suivante faite en référence au dessin annexé dont la figure unique représente un moule en sable pour la fabrication d'un robinet. Conformément à la figure unique, la mise en oeuvre du procédé de fabrication, objet de l'invention, nécessite la réalisation d'un moule en sable. Les techniques de fabrication de ces moules sont bien connues et diverses. Ces techniques peuvent consister soit en l'application d'une pièce à réaliser dans un mélange de sable en vue de permettre, après durcissement du sable, l'obtention d'une forme analogue à la forme de la pièce soit, dans le cas d'un procédé automatique de fabrication de moules, en l'utilisation d'une onde de choc permettant la mise en forme des moules. Ces moules sont généralement constitués d'au moins deux éléments 1, 2 qui, une fois disposés en regard, délimitent une cavité de moulage fermée. Ces éléments 1 et 2 du moule peuvent être maintenus en position au moyen d'un châssis 3. Ce châssis n'est pas obligatoire, en particulier dans le cas où le moule est étanchéifié sur toute sa surface. Outre ces éléments 1 et 2 du moule, il est nécessaire, en fonction de la pièce devant être réalisée, d'utiliser un noyau 4 éventuellement en sable. Dans ce cas, le noyau est amovible et destructible, c'est-à-dire qu'il est éliminé lors du démoulage de la pièce. Ce noyau peut être éventuellement remplacé par une pièce de renfort en fonction de la pièce devant être fabriquée. Lorsque les éléments du moule et éventuellement le noyau ont été réalisés, il convient d'étanchéifier les parties du moule et du noyau en contact avec la matière synthétique devant être injectée dans la cavité de moulage. Pour ce faire, on utilise un revêtement organométallique que l'on applique par tout moyen approprié, par exemple par pulvérisation ou par enduction, sur les parties du moule et du noyau concernées. Un grand nombre de revêtements à base de produit siliconé, de bouche-pores ou autres peuvent être utilisés pour obtenir un bon résultat. A titre d'exemple, ce revêtement peut être à base d'argile, d'alcool et de produits polymériques plastifiants du type bouche-pores. Dans le cas où le noyau est en sable et sera amené à être éliminé lors du démoulage de la pièce, ce noyau est étanchéifié avec un revêtement analogue. Les pièces ainsi étanchéifiées sont ensuite laissées à sécher puis on renforce le noyau au moyen d'un mat de tissu ou de fibres appropriées. Ce drapage constitue l'élément de renfort de la pièce finale moulée. Il est également possible, du fait de cette technique, d'optimiser l'orientation des éléments, en particulier des fibres, formant l'élément de renfort pour obtenir des qualités physiques de la pièce nettement améliorées. Dans le cas où on n'utilise pas de noyau destructible mais au contraire un élément .de renfort devant être maintenu à l'intérieur de la pièce moulée fabriquée, on préférera utiliser un mat de fibres ou de tissus qui sera, au cours de l'injection, imprégné par la matière synthétique liquide polymérisable injectée. Lorsque le noyau ou l'élément de renfort a été disposé dans la cavité de moulage, il convient de fermer le moule de telle sorte que la cavité de moulage soit parfaitement étanche. Plusieurs moyens peuvent être mis en oeuvre pour obtenir une étanchéité de la cavité de moulage. Ainsi, à titre d'exemple, il est possible de disposer préalablement à la fermeture du moule un joint du type mastic résistant à haute température au niveau du plan de joint du moule. Il est également possible de réaliser un moule dont la périphérie de la cavité de moulage est telle qu'elle délimite une chicane assurant l'étanchéité du moule lors de sa fermeture. Par la suite, dans le cas d'une optimisation du procédé, le moule est chauffé à 600 C pendant 1 H 30 environ de manière à favoriser la polymérisation ultérieure de la matière synthétique polymérisable devant être injectée à l'intérieur de la cavité de moulage. Le moule, qui comprend une buse d'injection 5 de matière synthétique polymérisable, de préférence dans sa partie basse, est par la suite rempli de ladite matière. Généralement, le mélange de matière synthétique polymérisable appelée encore résine thermodurcissable du type époxy ou polyester est injectée généralement sous basse pression, soit 2 à 5 millibars de pression. La résine imprègne progressivement l'élément de renfort disposé autour du noyau ou l'élément de renfort luimême en l'absence de noyau et durcit progressivement. La polymérisation de cette résine peut être accélérée par un chauffage à 80-900C au four pendant par exemple 45 minutes ou par l'utilisation de catalyseurs. Par la suite, la pièce est démoulée en utilisant des procédés classiques de démoulage connus dans le domaine de la fonderie. Ce procédé de démoulage consiste en la destruction du moule et en des opérations de grenaillage ou similaire pour supprimer tous les défauts de surface de la pièce. Pour optimiser l'injection et éviter la formation de bulles d'air, il est possible antérieurement et postérieurement à l'injection de la matière synthétique polymérisable, de placer sous vide la cavité de moulage. La réalisation du vide s'effectue au moyen d'un ou plusieurs évents 6 ménagés dans au moins l'un des éléments du moule en sable. Ces évents sont reliés généralement à des pompes à vide permettant une création rapide du vide. Le vide est de l'ordre de 2 à 5 millibars. Dans ce cas, l'injection, pour par exemple un robinet à boisseau sphérique de diamètre 70, est d'environ 8 à 10 minutes. Généralement, on maintient le vide dans le moule après injection pendant 10 à 15 minutes. On obtient de ce fait d'une part un état de surface de la pièce remarquable, d'autre part, une très bonne qualité des pièces dont les caractères physiques sont intéressants et dont la fabrication reste peu coûteuse en permettant la réalisation de petites séries. Pour optimiser le procédé, il est possible d'optimiser d'une part les paramètres de pression et de température utilisés lors de la fabrication, d'autre part, la composition du sable utilisé pour la fabrication des moules, enfin la composition du revêtement d'étanchéité. Ce procédé s'applique plus particulièrement au domaine de la robinetterie industrielle en permettant en particulier la réalisation de robinets à boisseau sphérique, de vannes, de clapets, de soupapes... REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication par injection de pièces moulées en matière synthétique liquide polymérisable, caractérisé en ce qu' on réalise les éléments (1, 2) constitutifs d'un moule en sable, en ce qu'on étanchéifie au moins les parties du moule susceptibles d'être en contact avec la matière synthétique liquide par application d'une pellicule de type bouche-pores de préférence organométallique, en ce qu'on sèche ledit revêtement, en ce qu'on place dans la cavité de moulage ainsi étanchéifiée soit un noyau, de préférence en sable également étanchéifié, amovible et/ou destructible revêtu d'un drapage constitué par un matériau de renfort, soit un élément de renfort inamovible, en ce qu'on ferme le moule en étanchéifiant le plan de joint au moyen d'un joint d'une chicane ou similaire, en ce qu'on injecte une matière synthétique liquide polymérisable, en ce qu'on démoule après polymérisation de la matière la pièce par destruction du moule et éventuellement du noyau. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que, préalablement à l'injection d'une matière synthétique liquide polymérisable, on crée le vide dans la cavité de moulage au moyen d'au moins un évent (6) ménagé dans au moins un des éléments du moule. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que, antérieurement et postérieurement à l'injection, on chauffe le moule pour favoriser la polymérisation. 4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on injecte la matière synthétique polymérisable à basse pression, de préférence en partie basse du moule, au moyen d'au moins une buse d'injection (5) disposée dans l'un des éléments (1, 2) du moule. 5. Moule pour la mise en oeuvre du procédé objet de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux éléments (1, 2) réalisés en sable et délimitant une cavité de moulage, un revêtement d'étanchéité disposé sur au moins les parties desdits éléments (1, 2) du moule susceptibles d'être en contact avec la matière synthétique liquide polymérisable introduite dans ladite cavité de moulage, au moins une buse d'injection (5) ménagée dans l'un des éléments du moule et éventuellement un ou plusieurs évents (6) ménagés dans l'un ou l'autre des éléments du moule. 6. Pièce moulée obtenue par la mise en oeuvre du procédé de fabrication de la revendication 1 au moyen d'un moule objet de la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle affecte la forme d'un robinet à boisseau sphérique.