Brevet FR2804058A3 — publié le 20010727

FR 2804058 A3 20010727 FR 0100922 A 20010124 Procédé et installation de fabrication de pièces moulées en matière plastique qui peut mousser L'invention concerne un procédé de fabrication de pièces moulées en matière plastique, dans lequel on établit dans une empreinte du moule d'un outil de moulage une pression de gaz, on emplit l'empreinte du moule d'une matière plastique fondue pouvant mousser, après le remplissage, on diminue la pression du gaz dans l'empreinte du moule, de manière que la matière plastique fondue mousse et dans lequel, après avoir refroidi la matière plastique fondue, on démoule pièce moulée. En outre, l'invention concerne une installation de fabrication de pièces moulées en matière plastique en une matière plastique fondue, pouvant mousser, comprenant un outil de moulage ayant des moitiés de moule renfermant une empreinte de moule, au moins un orifice d'entrée par lequel la matière plastique fondue peut arriver dans l'empreinte du moule et au moins un trou d'évent. Dans le procédé mentionné ci-dessus, désigné comme étant un procédé à contre pression de gaz, la matière plastique fondue, qui est constituée par exemple d'une matière plastique thermoplastique, est mélangée à un agent porogène pour le moussage. Afin que la surface des pièces moulées soit aussi lisse que possible, l'empreinte du moule doit être emplie entièrement de la matière plastique fondue avant que celle-ci ne mousse. Elle se refroidit directement après le remplissage sur les parois intérieures de l'empreinte du moule en passant à l'état non moussé et prend ainsi une surface lisse. Après l'abaissement de la pression du gaz dans l'empreinte du moule, la matière plastique fondue mousse, la diminution de volume se produisant pendant le refroidissement étant compensée, et un noyau poreux se formant en dessous de la surface de la pièce moulée. Dans le procédé à contre pression de gaz, suivant l'état de la technique, on opère à l'aide d'outils rendus étanches pour maintenir, pendant le remplissage de l'empreinte du moule, une pression du gaz qui empêche la matière plastique fondue de mousser. La pression à l'intérieur du moule est dans le procédé à contre pression du gaz typiquement de l'ordre de grandeur de 60 à 150 bar et dépend de la forme de la pièce moulée et de la matière plastique utilisée. En comparaison, on mentionnera à cet égard que dans des moulages par injection classiques, on opère à des pressions encore bien plus hautes (allant jusqu'à 1000 bar). L'inconvénient du procédé utilisé dans cet état de la technique est qu'il se forme des lignes de coulée derrière des perforations. Lors de la fabrication de tableaux de service d'appareils de distribution automatique d'argent, on combine, par exemple pour les tableaux de service de conformation différente, des outils de moulage composé d'inserts pouvant être remplacés. II s'est avéré que les bords des inserts pouvant être remplacés se reproduisent sur la pièce moulée sous la forme de bavures. Cela rend nécessaire un post- usinage fastidieux et donc coûteux de la surface des pièces moulées. L'invention vise donc un procédé de fabrication de pièces moulées en matière plastique fondue pouvant mousser, dans lequel on obtient une surface extérieure lisse et dense des pièces moulées, même lorsqu'on utilise des inserts pouvant être remplacés. L'invention vise en outre une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Dans le procédé suivant l'invention, on maintient la pression du gaz dans l'empreinte du moule pendant le remplissage de l'empreinte du moule et pendant une première phase de refroidissement au moins approximativement à une valeur constante. Dans l'installation suivant l'invention, un conduit d'amenée de gaz à l'empreinte du moule communique avec un dispositif de régulation de la pression du gaz dans l'empreinte du moule, qui règle la pression du gaz pendant le remplissage du moule et pendant une première phase de refroidissement à une valeur au moins sensiblement constante. Lorsque l'on remplit des outils étanches, il se forme des pressions de gaz allant jusqu'à 150 bar dans l'empreinte du moule qui, pour leur part, rendent nécessaires l'utilisation de grandes pressions de pointe pour repousser la matière plastique fondue dans l'empreinte du moule. On a trouvé que ces hautes pressions internes du moule entraînent la formation de bavures sur les arêtes des inserts qui peuvent être remplacés. Dans le procédé suivant l'invention, on maintient la pression du gaz dans l'empreinte du moule pendant le remplissage et la première phase de refroidissement à une valeur pour laquelle la matière plastique fondue ne peut précisément plus mousser. Le procédé à contre pression de gaz suivant l'invention peut être utilisé par exemple pour la fabrication de tableaux de service d'appareils automatiques de distribution d'argent. Dans cette application, on impose des exigences particulières à la pièce moulée. On doit par exemple obtenir de grandes valeurs de rigidité pour protéger les appareils automatiques de distribution d'argent du vandalisme. Pour assurer une protection suffisante, il faut des épaisseurs de parois supérieures à 6 mm. On peut obtenir des épaisseurs de paroi de ce genre par le procédé habituel de contre pression de gaz. Mais on ne peut obtenir une surface suffisamment lisse que par le procédé suivant l'invention, parce que ce procédé opère avec des pression de pointe très basses et parce qu'ainsi il ne se forme pas de bavures sur les arêtes des inserts que l'on peut remplacer. Par le procédé suivant l'invention, on évite tout travail ultérieur coûteux par lequel on élimine les bavures créées par polissage, masticage, remplissage, etc. On abaisse ainsi les coûts de fabrication et on écourte les durées de fabrication. Afin d'être complet, on mentionnera que la pression dans l'empreinte du moule peut se modifier dans un certain intervalle. On obtient ainsi une valeur limite inférieure pour la pression par le fait qu'il faut éviter le moussage de la matière plastique fondue. Une valeur de ce genre peut être par exemple environ de 10 bar. On obtient une valeur limite supérieure comme on l'a déjà mentionné, par le fait qu'il faut éviter la formation de bavures. Ceci est par exemple le cas pour une pression d'un peu moins de 14 bar. Un premier mode de réalisation du procédé suivant l'invention prévoit que, pendant le remplissage, on emplit à nouveau du gaz qui s'est dégagé de manière incontrôlée de l'empreinte du moule, pour maintenir au moins approximativement constante la pression du gaz dans l'empreinte du moule. On n'a pas ainsi à rendre entièrement étanche l'empreinte du moule ou l'outil du moulage. II s'est avéré que par exemple une étanchéité dans la zone des éjecteurs est très coûteuse et qu'ainsi les coûts de fabrication d'outils de moulage qui sont utilisés dans le procédé habituel à contre pression du gaz sont très grands. Dans ce perfectionnement, on mesure la pression dans l'empreinte du moule et on introduit autant de gaz qu'il en faut pour maintenir la pression dans l'empreinte du moule à la valeur souhaitée. Dans un deuxième mode de réalisation du procédé suivant l'invention, pendant le remplissage, on évacue de manière contrôlée du gaz de l'empreinte du moule, pour maintenir au moins approximativement constante la pression du gaz dans l'empreinte du moule. Dans ce mode de réalisation, on ouvre, par exemple lorsque la valeur limite supérieure pour la pression du gaz dans l'empreinte du moule est dépassée, des vannes de canaux d'évent jusqu'à ce que l'on repasse en dessous de la valeur limite supérieure. Les vannes restent fermées pendant la première phase de refroidissement pour maintenir constante la pression du gaz. Lorsque la surface de la matière plastique fondue qui peut mousser est suffisamment refroidie et solidifiée, on peut ouvrir ces vannes de manière à purger l'empreinte du moule. On peut toujours utiliser ce mode de réalisation du procédé suivant l'invention, si l'outil de moulage fixe a des vannes qui peuvent être commandées. Ce mode de réalisation de l'invention permet donc de pouvoir réutiliser des outils de moulage fixe en les rééquipant ou en remplaçant les vannes. II est bon d'établir la pression du gaz en même temps que l'on rapproche les deux moitiés de moule qui délimitent l'empreinte du moule. Par ce perfectionnement, l'outil de moulage est disponible après le démoulage de la pièce moulée très rapidement pour une autre coulée. Dans l'installation suivant l'invention, on peut faire cesser la pression du gaz et la rétablir par le trou d'évent et par le conduit d'amenée du gaz à l'empreinte du moule afin de maintenir au moins sensiblement constante la pression du gaz pendant le remplissage du moule et pendant la première phase du refroidissement. L'installation de régulation de la pression du gaz détermine, au moyen de l'écart de la pression réelle du gaz vis-à-vis d'une valeur de consigne, la quantité de gaz à enlever ou à faire entrer dans l'empreinte du moule. L'installation suivant l'invention peut fonctionner par exemple par les procédés de régulation mentionnés ci-dessus. Dans un mode de réalisation de l'installation qui est particulièrement judicieux du point de vue de la construction au moins un trou d'évent est prévu dans le plan de joint entre les moitiés de moule. En disposant ainsi le trou d'évent, on peut faire sortir le gaz qui a été amené dans l'empreinte du moule. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la figure 1 est une vue en plan de l'installation suivant l'invention, la figure 2 est une vue en coupe de l'outil représenté à la figure 1, suivant la ligne A de coupe de la figure 1, la figure 3 représente un détail de l'outil de la figure 1, la figure 4 représente un tableau de service d'un appareil automatique de distribution d'argent, et la figure 5 est une vue en perspective du tableau de service représenté à la figure 4. La figure 1 est une vue en plan d'un outil 10 de moulage suivant l'invention ayant une moitié de moule 11 droite, par lequel sont fabriqués les éléments du tableau de service d'un appareil automatique de distribution d'argent. La forme des éléments du tableau de service est déterminée par une coquille 12 et un noyau 14 pour un évidement dans l'élément du tableau de service. La coquille 12 se compose d'une partie 16 supérieure, d'une partie 18 médiane, qui entoure le noyau 14, et d'une partie 20 inférieure. Au milieu de la figure 1, on reconnaît une entrée 22 par laquelle de la matière plastique thermoplastique fondue est refoulée dans une empreinte de moule (voir figure 2). La coquille 12 est entourée d'un canal 24 d'arrivée d'air et d'évacuation d'air qui, de son côté, est entouré d'une rainure pour joint 26 torique. Par une plaque 28, la partie de l'outil 10 de moulage, qui est représentée à la figure 1, peut être introduite dans une machine de moulage par injection. La plaque 28 sert de plaque support par laquelle la moitié de moule 11 droite est maintenue dans la machine de moulage par injection. II est en outre représenté quatre barres 30 de guidage qui assurent un guidage précis des moitiés de moule 11 et 12 droite et gauche (voir figure 2). La figure 2 représente les moitiés de moule 11 et 12 droite et gauche de l'outil 10 de moulage en une vue en coupe suivant la ligne A de la figure 1. Les moitiés de moule 11 et 12 droite et gauche entourent une empreinte 34 de moule qui est emplie de matière plastique fondue. L'empreinte 34 de moule communique avec l'entrée 22 par un canal 36 d'entrée disposé perpendiculairement au plan du dessin. On voit nettement la partie 16 supérieure et la partie 20 inférieure de la coquille 12. Au dessus et en dessous de l'empreinte 34 du moule, on voit les sections transversales du canal 24 de mise à l'atmosphère et de la rainure 26 pour joint torique qui s'étendent sur l'une des faces 38 extérieures de la moitié de moule 11 droite qui est tournée vers la moitié de moule 32 gauche. Par le canal 24 d'entrée d'air et de sortie d'air, l'empreinte 34 du moule communique avec un dispositif 39 de régulation de la pression. A l'aide de la rainure 26 pour joint torique, l'outil 10 de moulage est rendu étanche vis-à-vis de l'extérieur dans le plan du joint. On voit également dans cette représentation qu'il n'y a pas une étanchéité distincte dans la région d'un éjecteur 40 et du canal 36 d'entrée. L'étanchéité de l'outil 10 de moulage dans cette région serait particulièrement coûteuse. Du gaz sous pression qui se dégage dans cette zone notamment le long de l'éjecteur 40 est ramené par le canal 24. On peut ainsi maintenir la pression du gaz dans l'empreinte 34 du moule à une valeur constante pendant le remplissage et pendant la première phase de refroidissement. Dans cette première phase de refroidissement, la matière plastique fondue se solidifie sur les parois intérieures de l'empreinte 34 du moule qui sont formées par des parties 42 et 44 de la face 38 extérieure de la moitié de moule 11 droite, ainsi que par des parties 46 et 48 d'une face 50 extérieure de la moitié de moule 32 gauche. Après la solidification de la surface de la matière plastique se trouvant dans l'empreinte 34 du moule, on fait cesser la pression du gaz en l'évacuant par le canal 24 d'évent de sorte que la matière plastique mousse. Après une deuxième phase de refroidissement dans laquelle le reste de la matière plastique se refroidit et se solidifie, on sépare les moitiés de moule 11 et 32 droite et gauche et on démoule pièce moulée à l'aide de l'éjecteur 40. On déplace à cet effet l'éjecteur 40 dans la direction d'une flèche 52. On ramène ensuite les moitiés de moule 11 et 32 droite et gauche en amenant à nouveau par pompage par le canal 24 du gaz produisant une contre pression dans la direction du plan de joint entre les deux moitiés de moule 11, 32. On peut ensuite injecter par l'entrée 22 et le canal 36 à nouveau de la matière plastique liquide dans l'empreinte 34 du moule pour mouler la pièce moulée suivante. La figure 3 représente un détail perpendiculairement au plan de joint dans la région du canal 24. On voit que la face 38 extérieure de la moitié de moule 11 droite et la face 50 extérieure de la moitié de moule 32 gauche ne se touchent pas dans une partie comprise entre l'empreinte 34 de moule et le canal 24 et forment un canal 53 de passage. Le gaz sous pression peut par ce canal 53 de passage se dégager dans le canal 24 pendant le remplissage de l'empreinte 34 de moule de matière plastique. D'autre part, du gaz sous pression peut, pendant le remplissage de l'empreinte 34 du moule, être envoyé par pompage dans l'empreinte 34 de moule en passant par ce canal 53 de passage. Les figures 4 et 5 représentent un tableau 54 de service d'un appareil automatique de distribution d'argent qui peut être fabriqué à l'aide de l'installation 10 décrite précédemment. Le tableau 54 de service se compose de trois zones 56, 58 et 60 de service. Pour fabriquer un tableau 54 de service de ce genre, on compose un outil de moulage, par exemple de trois inserts pouvant être remplacés. On utilise en l'occurrence pour chaque zone 56, 58, 60 du tableau de service un insert pouvant être remplacé. Le tracé des arêtes des inserts pouvant être remplacés est indiqué par des lignes 62 et 64. On voit notamment nettement à la figure 5 que la surface du tableau 54 de service est uniformément lisse. II ne s'est pas formé de bavures sur les bords des inserts pouvant être remplacés. Les inserts pouvant être remplacés ne peuvent plus être aperçus ainsi à la surface visible du tableau de service. Pour un tableau de service sans puits 66 d'entrée, par exemple pour une carte de crédit, on utilise dans l'outil de moulage du tableau 54 de service simplement un autre insert pouvant être remplacé pour la zone 56 du tableau de service. Grâce à l'invention, on peut donc utiliser les mêmes outils de moulage pour des tableaux de service de forme différente. On mentionnera encore que, par le procédé ou par l'installation suivant l'invention, qui fonctionne suivant ce procédé, un post-traitement de la surface n'est pas nécessaire. Cela signifie que l'on peut transformer les tableaux de service directement après la fabrication. On dispose donc grâce à l'invention d'une installation d'un procédé par lequel le procédé à contre pression de gaz peut être utilisé par exemple même pour des outils de moulage qui comportent des inserts pouvant être remplacés. Liste des signes de référence 10 Outil de moulage 11 Moitié de moule 12 Coquille 14 Noyau 16 Partie supérieure de la coquille 18 Partie intermédiaire 20 Partie inférieure de la coquille 22 Entrée 24 Canal d'entrée et de sortie d'air 26 Rainure de joint torique 28 Plaque support 30 Barre de guidage 32 Moitié de moule 34 Empreinte de moule 36 Canal d'entrée 38 Face extérieure de la moitié de moule 39 Dispositif de régulation de la pression 40 Ejecteur 42,44 46,48 Parties des faces extérieures des moitiés de moule 50 Face extérieure de la moitié de moule 52 Flèche 53 Canal de passage 54 Tableau de service 56, 58, 60 Eléments du tableau de service 62,64 Lignes de démarcation 66 Puits REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièces (54) moulées en matière plastique, dans lequel on établit dans une empreinte (34) du moule d'un outil (10) de moulage une pression de gaz, on emplit l'empreinte (34) du moule d'une matière plastique fondue pouvant mousser, après le remplissage, on diminue la pression du gaz dans l'empreinte (34) du moule, de manière que la matière plastique fondue mousse, et dans lequel, après avoir refroidi la matière plastique fondue, on démoule la pièce moulée, caractérisé en ce que l'on maintient la pression du gaz dans l'empreinte (34) du moule, pendant le remplissage de l'empreinte (34) du moule et pendant une première phase de refroidissement, au moins approximativement à une valeur constante. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pendant le remplissage, on emplit à nouveau du gaz qui s'est dégagé de manière incontrôlée de l'empreinte (34) du moule pour maintenir au moins approximativement constante la pression du gaz dans l'empreinte (34) du moule. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pendant le remplissage, on évacue du gaz de manière contrôlée de l'empreinte (34) du moule pour maintenir, de manière au moins approximativement constante, la pression du gaz dans l'empreinte (34) du moule. 4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du gaz est établie lors de l'amenée des deux demi- moules (11, 32) de l'outil (10) de moulage qui délimitent l'empreinte. 5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du gaz est maintenue constante à une valeur de l'ordre d'environ de 10 à 14 bar. 6. Installation de fabrication de pièces (54) moulées en matière plastique en une matière plastique fondue pouvant mousser comprenant un outil (10) de moulage ayant des moitiés de moule (11, 32) renfermant une empreinte (34) de moule, au moins un orifice d'entrée par lequel la matière plastique fondue peut arriver dans l'empreinte (34) du moule, et au moins un trou (24) d'évent, caractérisée en ce qu'un conduit (24) d'amenée de gaz à l'empreinte (34) du moule communique avec un dispositif de régulation de la pression du gaz dans l'empreinte (34) du moule, qui règle la pression du gaz pendant le remplissage du moule et pendant une première phase de refroidissement à une valeur au moins sensiblement constante. 7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que dans le plan de joint entre les moitiés de moule (11, 12) il est prévu au moins un trou (53) d'évent par lequel le gaz amené à l'empreinte (34) du moule peut se dégager. 8. Pièce moulée par injection, notamment tableau de commande d'un guichet automatique de distribution d'argent qui est fabriqué à l'aide du procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, par une installation suivant la revendication 6 ou 7.