Brevet FR2757995A1 — publié le 19980703

La présente invention se rapporte à un procédé de moulage d'un isolateur composite à l'aide d'un moule métallique, ainsi qu'à un appareil de moulage métallique utilisé pour ce procédé de moulage. Dans la présente invention, un "isolateur composite" comporte un élément de noyau fait de matière plastique renforcée par fibres et une partie de revêtement faite de matériaux polymères isolants disposée sur la surface extérieure de l'élément de noyau, et il recouvre un vaste concept comprenant non seulement un isolateur en polymère dans lequel l'élément de noyau est formé par un élément plein en matière plastique renforcée par fibres (FRP), 1o mais également un isolateur creux en polymère ou un isolateur creux dans lequel l'élément de noyau est fait d'un élément cylindrique en matière plastique renforcée par fibres (FRP). En outre, la partie de revêtement comporte généralement une partie de gaine cylindrique disposée sur la surface extérieure de l'élément de noyau, ainsi qu'une pluralité de logements disposés sur la surface extérieure de la partie de gaine suivant un intervalle prédéterminé. D'autre part, en tant que matériaux polymères isolants, on utilise de préférence du caoutchouc de silicone, du copolymère éthylène- propylène (EPM), du copolymère éthylène-propylène-diène (EPDM), et analogues. Un premier exemple d'un procédé connu de moulage d'un isolateur composite est décrit ci-après. Dans le cas du moulage d'un isolateur en polymère à l'aide d'un moule métallique, on moule l'isolateur en polymère en plaçant sous pression un élément de noyau comportant, par exemple, des raccords métalliques à bride aux deux extrémités de celui-ci, dans un moule métallique chauffé au préalable à une température prédéterminée en: utilisant une plaque chauffante, par exemple disposée à l'extérieur du moule métallique, par l'intermédiaire d'une feuille faite de matériaux formant la partie de revêtement telle que du caoutchouc de silicone, en versant les matériaux formant la partie de revêtement dans une cavité destinée à former la partie de revêtement, c'est-à-dire la partie de gaine et de logement, la cavité étant définie entre l'élément de noyau et le moule métallique, et en maintenant la feuille sous pression pendant une durée prédéterminée. De cette manière, les matériaux de revêtement sont cuits et durcis, et l'on sépare l'une de l'autre une partie supérieure de moule métallique et une partie inférieure de moule métallique qui constituent le moule métallique, de manière à obtenir l'isolateur en polymère. Dans l'exemple mentionné ci-dessus, on a expliqué un procédé de moulage par compression. Cependant, également dans d'autres procédés de moulage tels que le procédé de moulage par injection et le procédé de moulage par transfert, le procédé de chauffage destiné à durcir les matériaux de formation de revêtement est identique, tandis que le procédé de chargement des matériaux formant le revêtement est différent. La figure 4 est une vue simplifiée représentant un premier mode de réalisation d'un appareil de moulage métallique utilisé pour appliquer le 0o procédé connu de moulage d'un isolateur en polymère. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la référence numérique 51 indique un moule métallique qui est composé d'une paire formée d'une partie supérieure de moule métallique et d'une partie inférieure de moule métallique. Un élément de noyau 53 comportant des raccords métalliques à bride 52 aux deux extrémités est disposé dans le moule métallique 51. Une cavité 54 destinée à mouler une partie de gaine et des logements est formée entre le moule métallique 51 et l'élément de noyau 53. Dans la cavité 54, on charge des matériaux formant la partie de revêtement 55, tels que du caoutchouc de silicone. Des plaques chauffantes 56 sont disposées à l'extérieur du moule métallique 51, et le moule métallique 51 peut être chauffé de façon uniforme par les plaques chauffantes 56. Dans le procédé de moulage connu mentionné ci-dessus, les raccords métalliques à bride 52 présentant une grande capacité calorifique sont disposés aux deux extrémités de l'élément de noyau 53, et les raccords métalliques à bride 52 ainsi que l'élément de noyau 53 sont chauffés en même temps dans le moule métallique 51 pendant l'étape de moulage. En général, cette étape de chauffage est effectuée pendant une durée durant laquelle le matériau formant la partie de revêtement 55 est suffisamment durci. Pendant cette durée, le matériau formant la partie de revêtement 55, présent au niveau de la partie proche du centre du moule métallique 51, est suffisamment durci, mais le matériau formant la partie de revêtement 55 présent au niveau de la partie proche des raccords métalliques à bride 52 n'est pas suffisamment durci. S'il existe une telle partie à durcissement insuffisant, les éléments respectifs risquent de ne pas être suffisamment liés. La demanderesse a mené des recherches détaillées sur la liaison insuffisante mentionnée ci-dessus. Grâce aux recherches de la demanderesse, on a trouvé que l'augmentation de température de la partie proche du raccord métallique à bride 52 est faible comparée à celle de la partie restante. En partant de là, on a effectué diverses recherches de manière à durcir uniformément les matériaux formant la partie de revêtement en rendant l'augmentation de température des matériaux formant la partie de revêtement présents au niveau de la partie proche du raccord métallique à bride 52, égale à celle de la partie centrale. Tout d'abord, la demanderesse a essayé de rendre le temps de chauffage de l'opération de durcissement plus long que dans le cas normal en réponse à la faible augmentation de température de la partie proche du raccord métallique à bride 52. Cependant, dans ce cas, le temps de durcissement total a augmenté. De ce fait, on a constaté qu'une telle J5 augmentation de la durée totale de durcissement était peu importante pour une seule opération de moulage, mais que la durée de durcissement posait un problème important si l'on moulait un grand nombre d'isolateurs en polymère suivant une fabrication en grande série. Ensuite, la demanderesse a essayé de rendre plus rapide l'augmentation de température d'une partie proche du raccord métallique à bride 52, alors que la durée de durcissement était maintenue à la valeur normale, en rendant la température d'ensemble du moule métallique 51 plus importante que la température de durcissement normale. Cependant, dans ce cas, on a constaté qu'il se produisait ce que l'on appelle un grillage, dans lequel une partie grossière était engendrée à la surface du produit. En outre, la demanderesse a essayé de rendre la température de chauffage préliminaire des raccords métalliques à bride 52 et de l'élément de noyau 53 plus élevée que la température de chauffage préliminaire normale, lorsque l'élément de noyau 53 comportant les raccords métalliques à bride 52 était placé dans le moule métallique 51. Cependant, dans ce cas, on a constaté que l'élément de noyau 53 ramollissait et que la manipulation de l'élément de noyau 53 avant l'opération de moulage devenait très difficile. Un but de l'invention consiste à éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus et à procurer un procédé de moulage d'un isolateur composite, ainsi qu'un appareil de moulage métallique utilisé pour ce procédé de moulage, dans lequel l'opération de moulage et de durcissement est achevée en peu de temps sans affecter le produit, et l'on peut obtenir un produit excellent. Conformément à l'invention, un procédé de moulage d'un isolateur composite comportant un élément de noyau et une partie de revêtement disposée sur la surface extérieure de l'élément de noyau, dans lequel un élément de noyau comportant des raccords métalliques aux deux extrémités de celui-ci est placé dans un moule métallique destiné au moulage dudit isolateur composite, des matériaux formant la partie de revêtement sont chargés dans une cavité destinée au moulage de ladite partie de revêtement formée autour dudit élément de noyau, et lesdits matériaux formant la partie de revêtement sont ensuite durcis par application de chaleur comprend: une étape consistant à rendre l'augmentation de température desdits matériaux formant la partie de revêtement à proximité desdits raccords métalliques égale à celle de l'autre partie, lorsque lesdits matériaux formant la partie de revêtement sont durcis par application de chaleur, grâce à l'utilisation d'un moyen de chauffage supplémentaire. En outre, conformément à l'invention, un appareil de moulage métallique utilisé pour le procédé de moulage d'un isolateur composite mentionné ci-dessus, comprend: un moyen de chauffage supplémentaire disposé au niveau d'une partie dudit moule métallique proche desdits raccords métalliques ou en regard de ceux-ci. Dans la présente invention, un moyen de chauffage supplémentaire est disposé au niveau d'une partie du moule métallique proche des raccords métalliques ou leur faisant face, et la partie du moule métallique proche des raccords métalliques ou leur faisant face reçoit un chauffage supplémentaire par rapport au chauffage normal du moule métallique pour l'opération de durcissement. De ce fait, il devient possible de rendre l'augmentation de température des matériaux formant la partie de revêtement près des raccords métalliques, qui est inférieure à celle de l'autre partie dans un appareil classique, égale à celle de l'autre partie. Dans ce cas, l'opération de moulage et de durcissement est achevée en peu de temps sans affecter le produit, et l'on peut obtenir un excellent produit. Divers avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée ci-après faite en liaison avec les dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue simplifiée destinée à expliquer un premier mode de réalisation d'un appareil de moulage métallique comportant un dispositif de chauffage supplémentaire qui met en oeuvre le procédé de moulage d'un isolateur composite conforme à l'invention. La figure 2 est une vue simplifiée représentant un autre mode de réalisation d'un appareil de moulage métallique comportant un autre o0 dispositif de chauffage supplémentaire qui met en oeuvre le procédé de moulage d'un isolateur composite conforme à l'invention. La figure 3 est une vue simplifiée destinée à expliquer les emplacements de mesure de température dans le mode de réalisation conforme à l'invention, et La figure 4 est une vue simplifiée destinée à expliquer un premier mode de réalisation d'un procédé de moulage d'un isolateur composite conforme à une technique antérieure connue. La figure 1 est une vue simplifiée destinée à expliquer un premier mode de réalisation d'un appareil de moulage métallique qui met en oeuvre un procédé de moulage d'un isolateur composite conforme à l'invention. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la référence numérique 1 est un moule métallique qui est composé d'une paire comprenant une partie supérieure de moule métallique et une partie inférieure de moule métallique. Un élément de noyau 3, comportant des raccords métalliques à bride 2 aux deux extrémités, est placé dans le moule métallique 1. Une cavité 4, destinée à mouler une partie de gaine et des logements, est formée entre le moule métallique 1 et l'élément de noyau 3. Dans la cavité 4, on charge des matériaux formant une partie de revêtement , par exemple du caoutchouc de silicone. Des plaques chauffantes 6 sont disposées à l'extérieur du moule métallique 1, et le moule métallique 1 peut être chauffé uniformément par les plaques chauffantes 6. La construction mentionnée ci-dessus est identique à celle du mode de réalisation connu. Dans ce mode de réalisation, une caractéristique importante réside dans le fait que, mise à part la plaque chauffante 6, des éléments chauffants 3s supplémentaires 11 sont disposés au niveau d'une partie du moule métallique 1 proche des raccords métalliques à bride 2 disposés aux deux extrémités de l'élément de noyau 3 de telle façon que l'élément de noyau 3 comportant les raccords métalliques à bride 2 soit placé dans le moule métallique 1. C'est-à-dire que quatre éléments chauffants supplémentaires 1 1 sont disposés dans la partie supérieure de moule métallique et la partie inférieure de moule métallique, respectivement. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, un élément chauffant en cartouche présentant une forme de bâton, qui est disponible sur le marché, est utilisé en tant qu'élément chauffant supplémentaire 11. En outre, des trous de logement 0o sont ménagés à des emplacements prédéterminés dans le moule métallique 1, et les éléments chauffants en cartouche sont agencés dans les trous de logement. Dans ce cas, en plus du chauffage du moule métallique 1 dans son ensemble par la plaque chauffante 6, une énergie de chauffage est appliquée de façon supplémentaire au raccord métallique à bride 2 de façon directe, ou à une partie proche du raccord métallique à bride 2, par huit éléments chauffants supplémentaires 11. De cette manière, l'augmentation de température des matériaux formant la partie de revêtement à proximité des raccords métalliques à bride 2 devient égale à celle de l'autre partie. De ce fait, il devient possible de durcir suffisamment les matériaux formant la partie de revêtement à proximité des raccords métalliques à bride 2, même si la durée de durcissement est la même que celle pour l'autre partie. A cet égard, conformément à l'exemple connu, étant donné que l'augmentation de température des matériaux formant la partie de revêtement à proximité des raccords métalliques à bride est lente, les matériaux formant la partie de revêtement ne sont donc pas durcis suffisamment si la durée de durcissement est la même que celle pour l'autre partie. En outre, étant donné que la température de l'élément de noyau 3 correspondant au moule métallique 1, à l'exception de la partie proche des raccords métalliques à bride 2, est identique à la température de durcissement normale, il est possible d'éliminer la génération d'un grillage ou analogue. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la partie supérieure du moule métallique et la partie inférieure du moule métallique, qui composent le moule métallique 1, sont en une seule pièce, respectivement. Cependant, la partie supérieure du moule métallique et la partie inférieure du moule métallique peuvent être respectivement formées par une pluralité de segments qui correspondent à chacun des logements. En outre, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les raccords métalliques à bride 2 sont disposés aux deux extrémités de l'élément de noyau 3. Cependant, ceci ne constitue pas une limitation. Par exemple, dans le cas d'un isolateur du type LP dans lequel une première extrémité est fixe et l'autre extrémité supporte une ligne d'alimentation électrique, le raccord métallique à bride 2 peut être disposé à une seule extrémité de l'élément de noyau 3, et un raccord métallique de support peut être disposé à l'autre extrémité de l'élément de noyau 3. En outre, étant donné que la o0 caractéristique de la présente invention réside dans le fait que les matériaux formant la partie de revêtement à proximité de l'élément métallique à bride 2 sont davantage chauffés par les éléments chauffants supplémentaires 1 1, le procédé employé pour introduire les matériaux formant la partie de revêtement dans la cavité 4 n'est pas limité. De ce fait, tous les procédés de moulage tels que le procédé de moulage par compression, le procédé de moulage par injection et le procédé de moulage par transfert peuvent être appliqués à la présente invention. La figure 2 est une vue simplifiée représentant un autre mode de réalisation d'un appareil de moulage métallique comportant un autre élément chauffant supplémentaire conforme à l'invention. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, les parties similaires à celles de la figure 1 sont indiquées par les mêmes références numériques, et les explications de celles-ci sont omises ici. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, un petit espace 12 existe entre le raccord métallique à bride 2 et le moule métallique 1, et la conduction de la chaleur depuis le moule métallique 1 jusqu'au raccord métallique à bride 2 est donc empêchée. De ce fait, dans ce mode de réalisation, un élément chauffant supplémentaire 11 en forme de plaque présentant une propriété de rayonnement est disposé au niveau d'une partie du moule métallique 1 en regard du raccord métallique à bride 2, dans des conditions telles que l'élément chauffant supplémentaire 1 1 n'est pas amené en contact avec le raccord métallique à bride 2. En tant qu'élément chauffant supplémentaire en forme de plaque présentant une propriété de rayonnement, on peut utiliser un élément chauffant en céramique, un élément chauffant rayonnant dans l'infrarouge lointain, et analogues. Dans les modes de réalisation représentés sur la figure 1 et sur la figure 2, lorsque l'on utilise du caoutchouc de silicone d'un type à vulcanisation à haute température (HTV) comme matériaux formant la partie de revêtement 5, un exemple des températures au niveau des parties respectives est le suivant. C'est-à-dire que la température du moule métallique devant être maintenue en ce qui concerne l'ensemble du moule métallique 1, par la plaque chauffante 6, est de 170 C 2 C. En outre, la température du moule métallique à proximité du raccord métallique à bride 2, à laquelle s'applique l'effet de l'élément chauffant supplémentaire 1 1, est de 173 à 174 C. De ce fait, cette température du moule métallique à proximité du raccord métallique à bride 2 est un peu plus élevée que celle de la partie centrale du produit. On explique ci-après un exemple réel. Exemple Comme représenté sur la figure 3, on a préparé le moule métallique 1 conforme à l'invention dans lequel les éléments chauffants supplémentaires il étaient disposés à des emplacements A et B de celui- ci proches du raccord métallique à bride 2 ainsi qu'un moule métallique conforme à un exemple de comparaison dans lequel aucun élément chauffant supplémentaire n'était disposé. Dans les moules métalliques conformes à l'invention et à l'exemple de comparaison ainsi préparés, on a noyé des thermocouples dans l'élément de noyau 3 à des emplacements Pi à P3, et l'on a également noyé un thermocouple dans le raccord métallique à bride 2 à un emplacement P4. Ensuite, on a mesuré les températures aux emplacements Pi à P4 pendant que les matériaux formant la partie de revêtement faits de caoutchouc de silicone étaient chauffés. Dans tous les cas, on a commencé l'opération de moulage à une température du moule métallique de 170 C et, dans le cas o l'on utilisait l'élément chauffant supplémentaire, les températures de consigne des éléments chauffants supplémentaires étaient de 180 C et 175 C. En outre, dans tous les cas, l'élément de noyau 3 fait de matière plastique renforcée par fibres (FRP) et le raccord métallique à bride 2 ont été chauffés de façon préliminaire à C pendant 2 heures. Ensuite, on a mesuré les températures aux emplacements respectifs après que 15 minutes se soient écoulées, ainsi que la durée nécessaire pour que l'emplacement P3 atteigne 160 C. En outre, on a mesuré les conditions de liaison des raccords métalliques, c'est-à-dire si une liaison par durcissement entre le raccord métallique et le caoutchouc était possible ou non, 20 minutes après l'opération de durcissement et on l'a indiqué par O (l'opération de durcissement est possible) ou X (l'opération de durcissement est impossible). Les résultats sont présentés dans le tableau 1. Tableau 1 Conditions de moulage Temperatures au niveau des emplacements Durée Conditions de respectifs au bout de nécessaire liaison des minutes jusqu'à ce que raccords l'emplacement métalliques Elément atteigne 160 C après 20 Température chauffant 1 2 3 4 minutes de du moule supplémentaire, durcissement métallique température C non-utilisé 117 161 145 158 28 (MINUTES) X C non-utilisé 118 166 147 162 27 X C utilisé, 180 C121 167 158 174 16 O C utilisé, 175 C122 168 154 173 18 O A partir des résultats présentés dans le tableau 1, on a constaté que l'on obtenait un excellent produit dans lequel l'augmentation de température i0 du caoutchouc de silicone à proximité du raccord métallique à bride 2 n'était pas lente, et aucun problème n'apparaissait en ce qui concerne l'opération de durcissement et l'opération de liaison. Comme on l'a mentionné ci-dessus, conformément à l'invention, étant donné qu'un moyen de chauffage supplémentaire est disposé au niveau d'une partie du moule métallique proche des raccords métalliques, et que la partie du moule métallique proche du raccord métallique reçoit un chauffage supplémentaire par rapport au chauffage normal du moule métallique pendant l'opération de durcissement, il devient possible de réaliser une augmentation de la température des matériaux formant la partie de revêtement à proximité des raccords métalliques, qui est inférieure à celle de l'autre partie dans un moule classique, en la rendant égale à celle de l'autre partie. Dans ce cas, l'opération de moulage et de durcissement est achevée en peu de temps sans affecter le produit, et l'on peut obtenir un excellent produit. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage d'un isolateur composite comportant un élément de noyau et une partie de revêtement disposée sur la surface extérieure de l'élément de noyau, dans lequel un élément de noyau comportant des raccords métalliques aux deux extrémités de celui-ci est placé dans un moule métallique destiné au moulage dudit isolateur composite, des matériaux formant la partie de revêtement sont chargés dans une cavité destinée au moulage de ladite partie de revêtement, formée 0o autour dudit élément de noyau, et lesdits matériaux formant la partie de revêtement sont ensuite durcis par application de chaleur, comprenant: une étape consistant à rendre l'augmentation de température desdits matériaux formant la partie de revêtement à proximité desdits raccords métalliques égale à celle de l'autre partie, lorsque lesdits matériaux formant la partie de revêtement sont durcis par application de chaleur, grâce à l'utilisation d'un moyen de chauffage supplémentaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément chauffant est disposé au niveau d'une partie dudit moule métallique proche desdits raccords métalliques, en tant que moyen de chauffage supplémentaire. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément chauffant présentant une propriété de chauffage par rayonnement est disposé au niveau d'une partie dudit moule métallique en regard desdits raccords métalliques, en tant que moyen de chauffage supplémentaire. 4. Appareil de moulage métallique utilisé pour mettre en oeuvre le procédé de moulage d'un isolateur composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant: un moyen de chauffage supplémentaire (11) disposé au niveau d'une partie dudit moule métallique (1) proche ou en regard desdits raccords métalliques (2). 5. Appareil de moulage métallique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de chauffage supplémentaire (11) est un Il élément chauffant en cartouche disposé au niveau d'une partie dudit moule métallique (1) proche desdits raccords métalliques (2). 6. Appareil de moulage métallique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de chauffage supplémentaire (11) est un élément chauffant présentant une propriété de chauffage par rayonnement, disposé au niveau d'une partie dudit moule métallique (1) en regard desdits raccords métalliques (2).