Brevet FR2832350A1 — publié le 20030523

Dispositif de moule bi composants. La présente invention concerne le domaine des moules, en particulier des moules en matériau synthétique et/ou composite. L'invention concerne plus particulièrement le domaine des moules en silicone qui servent notamment dans le domaine alimentaire, de la savonnerie, de la pharmacie et de la cosmétique. De tels types de moules sont utilisés pour conférer une forme particulière à l'objet moulé. Plus généralement, de tels moules sont utilisés dans toute industrie qui met en oeuvre des produits liquides ou pâteux à durcir par cuisson ou réaction chimique ou des produits qui sont faciles à ramollir par chauffage sans les dénaturer, et/ou à durcir par refroidissement. Le document FR-A-2 790 700 propose un moule à base de résine de silicone chargée d'au moins 25 % en masse d'aluminium sous forme de poudre intimement noyée dans la matière élastomère pour assurer une bonne conductibilité thermique sans pour autant créer une conductivité électrique. La composition d'élastomère vulcanisable pour la fabrication du moule flexible comprend 50 à 60 % en masse d'un premier polydiméthylsiloxane ou équivalent, 5 à 6 % en masse d'un second polydiméthylsiloxane ou équivalent, avec 1,5 à 4 % en masse d'une huile et une charge minérale constituée de 25 à 60 % en masse de poudre d'aluminium, 0,5 à 2% en masse d'oxyde de fer, 4 à 7% en masse de microbilles de verre et 1 à 5% en masse de silicate de calcium. Le moule comprend deux demi coquilles dont chacune a une épaisseur telle que sur ses bords le moule est non déformable en compression tout en conservant sa flexibilité. Une demi coquille de moule est représentée sur la figure 1. La demi coquille 1 comporte un évidement 2, par exemple, de forme sphérique, qui est relié à une ouverture d'alimentation 3 et qui comporte un rebord saillant 4 qui coopère avec un rebord correspondant de l'autre demi coquille pour assurer l'étanchéité du moule lors du serrage. Des tétons 5 coopèrent avec des évidements correspondants de l'autre demi coquille et assurent un positionnement précis des deux demi-coquilles l'une sur l'autre. L'épaisseur de la demi coquille est telle que, compte tenu de la composition dans laquelle est réalisé le moule, par assemblage des deux demi coquilles, le moule n'est pas déformable en compression dans la région de ses bords, dans le sens perpendiculaire à la surface de jonction des deux demi coquilles. De cette façon, lorsqu'il est serré, le moule n'est pas déformé dans le sens de son épaisseur. Toutefois, chaque demi coquille conserve séparément une flexibilité suffisante pour assurer un démoulage aisé. Un tel moule donne toute satisfaction en termes de tenue mécanique et de souplesse. Toutefois, on cherche aujourd'hui à en réduire le coût et la masse tout en améliorant la conduction thermique afin de pouvoir réduire les durées de cuisson et/ou de refroidissement de l'objet à mouler. L'invention propose un moule amélioré remplissant ces exigences. Le dispositif de moule, selon un aspect de l'invention, comprend au moins une matrice à base de silicone comprenant en creux la forme d'un objet à mouler. La matrice comprend une partie souple comprenant de la silicone en faible épaisseur, offrant une surface de moulage et une partie rigide de support et de maintien de la partie souple. La partie souple et la partie rigide sont solidaires l'une de l'autre par concordance de forme. On peut prévoir une partie rigide en matériau léger, thermiquement conducteur et de bonne tenue mécanique. La partie rigide peut être réutilisée après un remplacement de la partie souple. On réduit ainsi le volume de déchet devant être recyclé. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins deux matrices, parmi lesquelles au moins une comprend une partie souple et une partie rigide. Dans un autre mode de réalisation, le dispositif comprend une seule matrice comprenant une partie souple et une partie rigide, formant un moule ouvert. Dans un mode de réalisation, la partie rigide comprend au moins un pied pourvu d'une surface inférieure prévue pour reposer sur un plan, et un corps pourvu d'une surface supérieure recouverte par la partie souple. Le corps peut être pourvu d'au moins une surface latérale recouverte par la partie souple. Dans un mode de réalisation, l'épaisseur de la partie souple au moins à proximité de la surface de moulage, est comprise entre 1 et 10 mm, préférablement inférieure à 6 mm. La réduction de l'épaisseur de la partie souple permet de diminuer les quantités de silicone utilisées et donc de réduire la masse et le coût de la matrice. Dans un mode de réalisation, l'épaisseur moyenne de la partie souple au moins à proximité de la surface de moulage, est comprise entre 2 et 6 mm, préférablement inférieure à 5 mm. Dans un mode de réalisation, la partie souple et la partie rigide possèdent des surfaces en concordance de forme, de façon qu'elles soient ainsi maintenues mécaniquement ensemble et qu'elles ne puissent être séparées l'une de l'autre par des moyens non destructifs. La partie souple pourra être séparée de la partie rigide par découpe, par exemple au moyen d'un couteau ou d'une paire de ciseaux. Les deux parties souple et rigide sont donc fermement liées l'une à l'autre. On évite l'utilisation d'un composant supplémentaire telle qu'une colle dont l'utilisation est parfois polluante. Dans un mode de réalisation, la partie souple comprend une portion centrale de moulage et une portion périphérique. La partie souple peut comprendre une jupe latérale qui se relie à la portion périphérique. La portion périphérique ainsi qu'éventuellement la jupe latérale, peut être en contact avec la partie rigide, tandis que la portion centrale de moulage de la partie souple peut rester libre. La partie rigide peut être réalisée en aluminium, matériau de faible densité, excellent conducteur de la chaleur et de coût de fabrication raisonnable. La partie rigide peut être réalisée en aluminium coulé, usiné ou encore en tôle d'aluminium emboutie. La partie rigide peut également être réalisée en matériau synthétique coulé ou encore en matériau synthétique thermoformé, éventuellement additionné d'une charge minérale ou métallique à croissance à conductivité thermique, par exemple à base de polyuréthane. Le matériau synthétique thermoformé est bien adapté aux séries importantes de pièces identiques. Pour les petites séries ou les pièces personnalisées, on pourra réaliser la partie rigide en résine polyuréthane, obtenue par réaction d'un polyol et d'un isocyanate, qui confère une grande liberté pour les formes complexes en autorisant notamment les contre-dépouilles. La partie rigide assure le calage et le support mécanique de la partie souple. Avantageusement, la partie souple est réalisée en silicone chargé ou non d'éléments aptes à accroître ses caractéristiques mécaniques et/ou de conductivité thermique, par exemple chargé de poudre d'aluminium. Le silicone est intéressant par ses qualités mécaniques et chimiques propices au moulage d'objets. La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un moule selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue de dessus en élévation de la partie rigide de la matrice, selon un aspect de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue théorique en coupe de la partie souple de la matrice selon le même plan de coupe que la figure 2 ; - la figure 5 est une vue de dessous en élévation de la matrice comprenant la partie souple et la partie rigide ; - la figure 6 est une vue en coupe de la matrice comprenant la partie souple et la partie rigide selon le même plan de coupe que la figure 3 ; - la figure 7 est une variante de la figure 6 ; et - la figure 8 est une vue en coupe d'un moule selon un autre mode de réalisation de l'invention. Comme on peut le voir sur les figures 2 à 6, la matrice référencée 10 dans son ensemble comprend une partie souple 11 et une partie rigide 12. La matrice 10 forme un demi-moule destiné notamment au moulage de savon et permet de conférer au savon des formes originales fort appréciées du plublic. Un demi-moule est généralement utilisé avec un autre demi-moule complémentaire. La partie souple 11 comprend une portion centrale de moulage 13, de forme partiellement sphérique ou plus généralement en concordance avec la forme souhaitée de l'objet devant être moulé, et offrant une surface de moulage 14 concave et une surface opposée convexe 15. La partie souple 11 comprend une portion périphérique 16 sensiblement plane et entourant la portion de moulage 13, et une jupe latérale 17 disposée tout autour de la portion périphérique 16 et perpendiculaire à celle-ci. Il est en outre prévu une goulotte 18 permettant d'amener la matière à mouler dans la concavité formée par la surface 14 de la portion de moulage 13. La goulotte 18 est formée par un creux prévu dans la portion périphérique 16 du côté de la surface concave 14 et s'étendant entre ladite surface concave 14 et la jupe latérale 17. La portion souple 11 comprend en outre une pluralité de picots 19, en général au nombre de quatre, aptes à coopérer avec les creux correspondants d'un demi-moule complémentaire et assurant leur positionnement relatif. La partie rigide 12 présente une plaque 20, ici de forme carrée, pourvue d'un trou traversant 21 dont le centre est très légèrement décalé par rapport au centre de la plaque 20 et dont le diamètre est compris entre 50 et 80% de la longueur de la plaque 20. Quatre petits trous traversants 22 sont également prévus dans la plaque 20 à proximité de chacun de ses coins. La partie rigide 12 se complète par un rebord 23 disposé tout autour de la plaque 20, perpendiculaire à ladite plaque 20 et s'étendant d'un seul côté de la plaque 20. L'extrémité libre du rebord 23 se trouve disposée dans un plan, généralement parallèle au plan de la plaque 20 et forme un pied. L'extrémité libre peut donc reposer de façon stable sur un plan de support du moule, tel qu'un plateau de travail, un tapis roulant, etc. La partie rigide 12 comprend en outre un creux 25 formant une concavité dans la plaque 20 sur sa face opposée au rebord 23 et s'étend du trou traversant 21 jusqu'à un bord de la plaque 20. Le rebord 23 de la partie rigide 12 pourra être de hauteur comprise entre 1 et 10 cm. La partie rigide 12 pourra être d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm. Le matériau des deux parties souples et rigides sera adapté à l'utilisation de moulage qui en sera faite avec de possibles étapes de cuisson ou de moulage à chaud, entre +50 et +250 C et de refroidissement, entre +25 et-30 C. La partie souple 11 permet d'obtenir une empreinte à haute définition et un démoulage facile. On utilisera préférablement un polymère RTV polyaddition ou polycondensation, d'épaisseur de l'ordre de 1 à 10 mm. Au contact de la partie rigide, il recouvre la plaque et le rebord d'une fine couche de quelques millimètres. La partie souple 11 est obtenue par coulée, pulvérisation ou injection de silicone sur un outillage en une ou plusieurs passes. La partie rigide 12 est ensuite introduite dans le silicone avant la polymérisation complète. Les figures 4 et 5 permettent de mieux comprendre l'assemblage et la coopération entre la partie souple 11 et la partie rigide 12. La plaque 20 est recouverte du côté opposé au rebord 23 par la portion périphérique 16 de la partie souple 11. La portion centrale de moulage 13 de la partie souple 11 n'est pas en contact avec la partie rigide, sauf éventuellement sur son pourtour à la jonction avec la portion périphérique 16. La portion centrale 13 est donc libre et conserve toute la souplesse nécessaire aux opérations de moulage et de démoulage. La surface convexe 15 de la portion centrale 13 opposée à la surface de moulage 14 peut aisément être utilisée par un opérateur ou par un organe mobile d'une machine pour appuyer sur ladite portion centrale 13 et faciliter le démoulage. La jupe 17 de la partie souple 11 entoure le rebord 23 de la partie rigide 12, de telle sorte que lorsque le moule repose sur l'extrémité libre 24 du rebord 23, la partie souple 11 recouvre l'ensemble de la partie rigide 12. Ainsi, seules des surfaces de silicone sont offertes et visibles, ce qui est souhaité pour des questions de propreté. La goulotte 18 de la partie souple Il est également en concordance de forme avec le creux 25 de la partie rigide 3. En outre, la partie souple 11 comprend une portion inférieure 26, plane, de faible épaisseur, parallèle à la portion périphérique 16, entourant la portion centrale de moulage 13, pourvue d'une échancrure 27 de forme concordante au creux 25 de la partie rigide 12 et de pourtour extérieur de forme carrée. L'échancrure 27 est formée à partir d'un des côtés dudit carré. La portion inférieure 26 est espacée de la portion périphérique 16 par une distance égale à l'épaisseur de la plaque 20 de la partie rigide 12. La portion inférieure 26 est disposée du côté de la portion périphérique 16 où se trouve la jupe 17. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 6, la plaque 20 de la partie rigide 12 est entourée d'un côté par la portion périphérique 16 et du côté opposé par la portion inférieure 26. Vue de dessus, la forme de la portion périphérique 16 et de la portion inférieure 26 sont relativement semblables à quelque différence dimensionnelle près. On comprend qu'ainsi, les parties souple 11 et rigide 12 sont maintenues ensemble. La portion inférieure 26 s'étendant jusqu'au rebord 23 de la partie rigide 12 et s'opposant à un éventuel mouvement de démontage, tendant à séparer les deux parties 11 et 12. Sur la figure 4, on voit que la partie souple 11 comprend des portions de liaison 28 formées entre la portion périphérique 16 et la portion inférieure 26. Les portions de liaison 28 sont ici au nombre de quatre et sont disposées dans les trous 22 de la partie rigide 12. Ainsi, on ne peut pas démonter les parties souple 11 et rigide 12 sans rupture des portions de liaison 28. Cette rupture peut s'effectuer par découpe au moyen d'un outil ou par arrachement et ce sans détériorer la partie rigide 12. Il est intéressant de prévoir des portions de liaison 28 de faible diamètre, par exemple compris entre 3 et 6 mm pour permettre un tel arrachement tout en préservant la partie rigide 12. En outre, on prévoit que le rebord 23 de la partie rigide 12 soit de hauteur supérieure à la concavité formée par la portion centrale de moulage 13. En d'autres termes, la portion centrale de moulage 13 ne tangente pas le plan de l'extrémité 24 du rebord 23 et en est même distante de quelques millimètres ou de quelques centimètres. On réserve ainsi un espace 29 creux et délimité par le rebord 23 de la partie rigide 12, la portion inférieure 26 et la portion centrale de moulage 13 de la partie souple 11. L'espace 29 est ouvert du côté du plan de l'extrémité 24 du rebord 23. L'espace 29 permet d'accéder à la surface inférieure convexe de la portion centrale de moulage 13, soit pour y appuyer pour favoriser le démoulage, ou encore pour accélérer un changement de température, chauffage ou refroidissement, par circulation d'un fluide à température contrôlée, par exemple de l'air réfrigéré pour le refroidissement. Par rapport à un moule classique, tel que décrit par le document FR-A-2 790 700, on réduit la masse d'un moule de l'ordre de 40% à 60%. En outre, on réduit le coût du moule car le silicone est un matériau de coût non négligeable. On réduit la quantité de matière devant être recyclée lorsqu'un moule est usé en ce sens qu'avec le moule conforme à l'invention, on peut découper la partie souple 11, la séparer de la partie rigide 12, la partie rigide 12 pouvant resservir avec une nouvelle partie souple 11. On diminue donc la quantité de déchets. La partie rigide 12 favorise la conduction thermique entre l'objet à mouler et l'atmosphère extérieure, en particulier lorsqu'elle est réalisée en aluminium. L'invention permet de réduire la durée du temps de refroidissement de l'objet moulé d'environ 30%. La quantité de silicone utilisé pour un moule est réduite d'environ 50%. La partie souple 11 peut être chargée d'aluminium, de basalte, de fibres de verre, de poudre de verre, etc., afin d'augmenter ses caractéristiques thermiques et mécaniques. Pour plus d'informations concernant la composition de la partie souple, on se reportera aux documents FR-A-2 790 700 et FR-A-2 773 165. On peut également prévoir de réaliser une partie rigide 13 en acier inoxydable, par exemple de qualité alimentaire, matériau qui offre également d'excellentes caractéristiques de conduction thermique, ou en un matériau de synthèse que l'on choisira en fonction de la nature de l'objet à mouler, alimentaire, cosmétique, etc., et de ses caractéristiques de conduction thermique qui pourront être améliorées par ajout de charges appropriées. Il est particulièrement intéressant de réaliser la partie rigide 12 en polyuréthane du type de coulée sous vide, en raison du module d'élasticité élevé de ce matériau, de sa dureté et de son faible retrait linéaire de l'ordre de 0,5%, préférablement 0,2%. En outre, la fabrication d'une partie rigide 13 en polyuréthane obtenu par mélange d'un isocyanate et d'un polyol est peu onéreuse. Une fabrication à l'unité ou en petite série est envisageable, par exemple avec des cotes externes constantes et des cotes du trou 21 différentes d'un moule à l'autre pour pouvoir mouler avec une précision convenable des pièces de tailles différentes sur une même ligne de fabrication. L'isocyanate peut être un polyisocyanate dérivé du diphényl méthane diisocyanate. On peut en outre prévoir de faibles quantités de méthoxypolyéthylèneglycol, de phtalate de butyle et/ou d'hydrocarbures aliphatiques. La partie rigide 12 permet d'accroître la rigidité de la portion périphérique 16 de la partie souple 11 qui vient en contact avec la portion correspondante d'un autre demi moule, ce qui permet une meilleure précision de centrage de chacun des demi moules et donc la réalisation d'un produit moulé sans décalage de plan de jonction et sans fuite due à une déformation excessive de la portion périphérique 16 de la partie souple 11. Lors du démoulage par ouverture et séparation des demi-moules, la partie rigide 12 empêche la partie souple de se déformer, déformation qui pourrait aussi déformer l'objet moulé. En outre, la rigidité de la partie rigide 12 permet de fixer le moule sur une ligne automatique de fabrication, par exemple équipée de pinces de serrage ou d'autres systèmes de fixation, de manutention ou de préhension mécanique. Dans la variante illustrée sur la figure 7, la partie rigide 12 est de plus forte épaisseur. Le rebord 23 s'étend sensiblement de la jupe 17 jusqu'à la périphérie de la portion centrale de moulage 13 avec une épaisseur qui peut être de l'ordre de 5 à 20 mm. La partie rigide 12 présente une tenue mécanique encore améliorée, notamment une rigidité très élevée, d'où une fixation précise plus aisée sur une ligne de fabrication. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 8, les références des éléments similaires à ceux des autres figures ont été conservés. La matrice 10 est semblable à celle de la figure 6 à ceci près qu'elle forme un moule complet à elle seule sera utilisée comme moule ouvert avec la surface de moulage 14 concave sur le dessus. La matrice 10 est dépourvue de goulotte, le moule pouvant être rempli par le dessus. La partie souple 11, n'ayant pas à s'ajuster avec une autre partie souple, est dépourvue de picots. Quatre petits trous traversants 22 sont prévus dans la plaque 20 à proximité de chacun de ses coins et sont remplis de matière de la partie souple. Le rebord 23 est pourvu d'échancrures 30 à son extrémité libre pour favoriser le refroidissement par circulation d'air dans l'espace 29 lorsque cela est souhaité, même si la matrice 10 repose sur une surface plane. Ce mode de réalisation est particulièrement économique. Là encore, la partie rigide 12 assure le support, le calage et le maintien de la forme de la partie souple 11 et donc son étanchéité, notamment contre un écoulement du produit à mouler. La partie rigide 12 est réutilisable lorsque la partie souple 11 est usée. REVENDICATIONS 1-Dispositif de moule comprenant au moins une matrice à base de silicone comprenant en creux la forme d'un objet a mouler, caractérisé par le fait que la matrice comprend une partie souple (11) comprenant de la silicone, en faible épaisseur, offrant une surface de moulage et une partie rigide (12) de support et de maintien de la partie souple (11), la partie souple et la partie rigide étant solidaires l'une de l'autre par concordance de forme. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux matrices, parmi lesquelles au moins une comprend une partie souple et une partie rigide. 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la partie rigide comprend au moins un pied pourvu d'une surface inférieure prévue pour reposer sur un plan, et un corps pourvu d'une surface supérieure recouverte par la partie souple. 4-Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le corps est pourvu d'au moins une surface latérale recouverte par la partie souple. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la partie souple au moins à proximité de la surface de moulage est comprise entre 1 et 10 mm, préférablement inférieure à 6 mm. 6-Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'épaisseur moyenne de la partie souple au moins à proximité de la surface de moulage est comprise entre 2 et 6 mm, préférablement inférieure à 5 mm. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie souple et la partie rigide possèdent des surfaces en concordance de forme de façon qu'elles ne puissent être séparées l'une de l'autre par des moyens non destructifs. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie souple comprend une portion centrale de moulage (13), et une portion périphérique (16). 9-Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la partie souple comprend une jupe latérale (17). 10-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie rigide est réalisée en aluminium, en matériau synthétique coulé, ou en matériau synthétique thermoformé. l l-Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la partie rigide comprend du polyuréthane. 12-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie souple est réalisée en silicone chargée d'éléments aptes à accroître ses caractéristiques mécaniques et/ou de conductivité thermique.