Brevet FR2877017A1 — publié le 20060428

La présente invention concerne un procédé de fabrication de moules de rotomoulage, parfois appelé "moulage slush", ainsi que des moules obtenus par mise en oeuvre de ce procédé. On utilise fréquemment des éléments peu épais et relativement souples appelés "peaux" dans diverses applications, notamment pour l'habillage de différentes parties d'auto-mobile. Ces peaux souples, qui font le plus souvent partie d'éléments composites comportant aussi au moins une couche de mousse, donnent une surface apparente ayant un aspect esthétique déterminé. Par exemple, la surface peut simuler l'aspect du cuir ou d'un tissu, etc. Cette surface esthétique est formée par moulage de la peau au contact d'une surface ayant le grain voulu. Une surface de moulage ayant ce grain appartient à un moule de rotomoulage, et elle est mise au contact d'une poudre de matière thermoplastique. La surface de moulage est chauffée pour que la poudre thermoplastique fonde à son contact, et elle subit différents mouvements, en général des rotations autour d'au moins un axe. De cette manière, une épaisseur régulière de matériau fondu se forme sur la surface de moulage, et la poudre qui n'est pas fondue reste fluide et se sépare de la matière fondue. Lorsque l'épaisseur voulue a été atteinte, la poudre est retirée, la matière thermoplastique se solidifie, et elle est ensuite séparée du moule. La surface de moulage doit donc avoir les propriétés suivantes: elle doit pouvoir être mise à une température régulée déterminée, de l'ordre de 200 'C, pendant que la couche de matière thermoplastique s'accumule sur elle, et elle doit pouvoir être refroidie, de préférence le plus rapidement possible, pour que la peau souple puisse être séparée le plus vite possible et que le moule puisse être réutilisé rapidement. En conséquence, cette surface de moulage doit être formée sur un élément qui est un bon conducteur de la chaleur, qui résiste bien aux contraintes mécaniques appliquées pendant les cycles thermiques entre la température ambiante 2877017 2 et une température élevée de l'ordre de 200 'C, et qui possède durablement un bon état de surface du côté de la surface de moulage. Bien qu'on ait utilisé divers procédés pour régler la température de l'élément qui forme la surface de moulage, par exemple le soufflage de gaz chauds, le passage dans un four ou l'application d'un rayonnement infrarouge émis par des panneaux, on considère que le procédé le plus efficace et précis pour régler la température de la surface de moulage est la circulation d'un liquide dans un circuit de régulation thermique solidaire de la surface de moulage, du côté opposé à la surface de moulage qui est au contact de la matière plastique. On a donc déjà utilisé des moules dans lesquels une coquille qui délimite d'un côté la surface de moulage possède de l'autre côté un serpentin de tube de cuivre soudé à la coquille. Cette solution est onéreuse et l'épaisseur de métal présente entre le fluide qui circule et la matière plastique au contact de la surface de moulage est impor- tante. On a aussi déjà réalisé des coquilles formant des surfaces de moulage par électrodéposition d'un métal, par exemple de nickel. L'électrodéposition présente l'avantage de donner une surface de grain très fin et précis qui est avantageuse au point de vue esthétique. L'invention a pour objet de combiner les avantages des surfaces précises de moulage obtenues par électrodéposition, avec un circuit de circulation de liquide destiné à assurer la régulation thermique de la surface de moulage, dans un ensemble ayant de bonnes propriétés de conduction de chaleur, possédant un bon état de surface du côté de la surface de moulage et présentant une bonne résistance mécanique, notamment lors de l'application des cycles thermiques entre la température ambiante et une température élevée de fusion de la matière plastique, et permettant ainsi d'une part une réduction de poids, donc de la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer, puis refroidir la coquille pendant un cycle 2877017 3 de rotomoulage, et d'autre part une réduction de coût et de temps de fabrication. Cet objet est atteint selon l'invention par utilisation, comme partie de moule de rotomoulage, d'une coquille obtenue par électrodéposition de métal, délimitant d'un côté une surface de moulage et munie, de l'autre côté, d'un circuit de circulation de liquide qui est intégré à la coquille et qui est formé par électrodéposition. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une partie au moins de moule ayant une coquille délimitant une surface de moulage, notamment pour rotomoulage, et un dispositif de régulation thermique à circulation de liquide; selon l'invention, ce procédé comprend: - la réalisation de la coquille de la partie de moule délimitant la surface de moulage par une opération d'électrodéposition sur un modèle de la surface de moulage, - la disposition, du côté de la coquille opposé à la surface de moulage, d'au moins un noyau consommable à sur- face conductrice, placé au contact de la coquille, - la réalisation d'une électrodéposition sur la coquille munie des noyaux consommables, puis l'élimination des noyaux consommables. Dans un mode de réalisation, le noyau consommable est de type fusible, et il est par exemple formé d'un métal à basse température de fusion qui est éliminé par chauffage au-delà de sa température de fusion. Dans un autre mode de réalisation, le noyau consommable est dégradable. Sa dégradation peut être effectuée par 30 attaque chimique ou par combustion. Dans un mode de réalisation, le noyau consommable est formé d'un élément allongé souple fixé à la coquille avec une forme sinueuse. Dans un autre mode de réalisation, le noyau consommable 35 est formé d'un élément moulé destiné à former de multiples canaux. Il est avantageux que le métal électrodéposé dans les deux opérations d'électrodéposition soit le nickel. Par 2877017 4 exemple, l'épaisseur du métal électrodéposé est de l'ordre de 2 mm dans la première opération d'électrodéposition et de 2 mm dans la seconde opération d'électrodéposition. L'invention concerne aussi une partie de moule de rotomoulage obtenue par mise en oeuvre du procédé selon les paragraphes précédents, qui comprend un corps métallique en forme de coquille en une seule pièce délimitant une surface externe de moulage et, d'un côté opposé à la surface de moulage, un circuit de circulation de liquide ayant au moins une entrée et une sortie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique illustrant une 15 étape initiale du procédé selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique illustrant une étape essentielle du procédé de l'invention; et la figure 3 est une coupe schématique représentant un exemple de partie de moule obtenue par mise en oeuvre de 20 l'invention. Dans une opération de fabrication d'une peau par roto-moulage, une partie de moule qui délimite la surface de moulage qui donne la texture voulue à la peau souple à fabriquer, est intégrée à un moule fermé dans lequel est placée une poudre de matière thermoplastique destinée à constituer cette peau, habituellement un chlorure de polyvinyle. Cependant, on peut aussi utiliser des polyéthylènes linéaires, des polyamides, des copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle ou d'éthylène et d'acétate de butyle, ou même un polypropylène, du moment que la peau obtenue possède la souplesse voulue. Le moule contenant la poudre est alors soumis à des opérations d'entraînement en rotation, de préférence autour de deux axes perpendiculaires, alors que la partie de moule devant donner la peau est chauffée par l'extérieur du moule. Bien qu'on utilise en général un passage au four, une rampe à gaz ou des panneaux infrarouges pour le chauffage du moule, on a déjà constaté que, lorsque la partie de surface 2877017 5 subit une régulation thermique par circulation d'un fluide dans un circuit formé directement au contact de la partie de moule, le réglage de la température de la surface de moulage peut être efficace, rapide et précis. Lorsque la peau a atteint l'épaisseur voulue, le moule est arrêté, il est ouvert et la matière plastique en poudre qui n'a pas été fixée est évacuée. La partie de moule portant la peau est refroidie et la peau est séparée. Pour que les échanges de chaleur entre la matière plastique qui fond en absorbant de la chaleur ou qui se refroidit en transmettant de la chaleur, et la partie de moule s'effectuent à travers la coquille, il faut d'une part que la partie de moule soit formée d'un matériau bon conducteur de la chaleur, c'est-à-dire d'un métal, et d'autre part qu'elle soit aussi mince que possible. En outre, comme la partie de moule est soumise à des contraintes thermiques cycliques, entre la température ambiante pratiquement et la température de fusion de la matière plastique (de l'ordre de 200 CC), la partie de moule doit avoir une bonne résistance mécanique lorsqu'elle subit des cycles thermiques et ne doit pas en particulier former des sites d'amorce de fissures. L'invention concerne un moule particulièrement bien adapté à ce procédé de rotomoulage. Plus précisément, le dispositif de régulation thermique dans lequel circule un liquide, par exemple une huile, comporte des canaux solidaires de la coquille mince dont une face constitue la surface de moulage et qui mettent le liquide de régulation thermique directement au contact du dos de cette coquille. On décrit maintenant en détail le procédé de fabrication d'une partie de moulage selon l'invention destinée à la formation de peaux pour éléments composites. On réalise d'abord un maître-modèle. A cet effet, on commence par disposer l'élément qu'on veut imiter, par exemple du cuir, sur un support isolant, par exemple de bois ou de résine époxyde. A partir de cet ensemble, on réalise un modèle négatif de silicone. A partir de celui-ci, on réalise un modèle rigide positif de silicone, par exemple en 2877017 6 résine époxyde, constituant le maître-modèle. Celui-ci peut alors être modifié ou doté de caractéristiques particulières. A partir de ce maître-modèle, on prépare un modèle négatif de silicone destiné à la fabrication d'un ou plu-sieurs modèles positifs de résine. Ces modèles positifs sont revêtus d'argent, par exemple par projection, afin qu'ils possèdent une conductibilité suffisante en surface. Il est important d'obtenir un revêtement continu sans discontinuité qui pourrait donner des trous ou points de faiblesse après électrodéposition. Ces modèles positifs peuvent alors être utilisés comme modèles pour une électrodéposition. La première étape du procédé, à partir des modèles positifs revêtus d'argent, est la fabrication d'une coquille de nickel du type utilisé pour le rotomoulage, par utilisation du procédé classique. A cet effet, le modèle positif est placé dans une cuve d'électrodéposition d'un métal conducteur, de préférence de nickel. La solution a une concentration élevée d'ions nickel. Les conditions d'électrodéposition de nickel sont les conditions habituellement utilisées et on ne les décrit donc pas plus en détail. L'électrodéposition est poursuivie jusqu'à l'obtention de l'épaisseur voulue. Bien qu'on utilise habituellement des épaisseurs de l'ordre de 4 ou 5 mm, il est possible selon l'invention de limiter l'épaisseur à 2 mm environ, pour les raisons indiquées dans la suite. On a représenté cette opération sur la figure 1. Sur celle-ci, la référence 10 désigne une cuve d'électrodépo- sition dans laquelle est placée la solution 12. Le moule positif 14 est entièrement plongé dans la solution 12 si bien que, lors de l'application d'un courant entre la sur-face de moule 14 et la solution, une coquille 16 de nickel se dépose; on en limite l'épaisseur de préférence à 2 mm environ dans le cas de l'invention. Lorsque la coquille d'épaisseur voulue a été obtenue, on la retire de la cuve d'électrodéposition et du moule 2877017 7 positif et, après lavage, on applique des noyaux consommables, tels qu'indiqués en 18 sur la figure 2. Bien qu'on ait représenté schématiquement plusieurs éléments 18 sur la coquille 16, ceux-ci, dans un mode de réalisation, peuvent être formés par un élément allongé sinueux, par exemple d'une matière plastique souple, telle qu'un élastomère de silicone. Les éléments 18 peuvent aussi être formés de toute matière convenable afin qu'ils délimitent tous les canaux de circulation voulus sur la coquille. Ces éléments 18 peuvent être fixés de toute manière, par exemple par collage, afin qu'ils occupent les positions précises voulues. Leur section est par exemple de quelques dixièmes de centimètre carré. Il faut noter que ces éléments 18 sont des éléments consommables qui sont destinés à disparaître dans la partie de moule terminée. Lorsque les noyaux consommables non conducteurs ont été mis en place, ils sont revêtus d'argent par projection, afin qu'il se forme une couche continue sur tous les noyaux, sauf éventuellement à l'emplacement des orifices d'entrée et de sortie de fluide. La couche doit être en particulier continue au raccord entre la coquille et les noyaux, afin que la couche électrodéposée ait une bonne résistance mécanique à cet emplacement. Dans le cas où le noyau consommable 18 n'est pas conducteur, par exemple lorsqu'il est formé d'un élastomère ou d'une mousse de matière thermoplastique, il subit une application d'un métal, par exemple par projection d'argent, qui permet l'électrodéposition ultérieure. Les noyaux consommables peuvent aussi être fusibles. On connaît par exemple des alliages plomb-bismuth et le métal de Wood qui sont couramment utilisés comme noyaux fusibles. Ils présentent pour l'éléctrodéposition ultérieure l'avantage d'être conducteurs. Il faut cependant dans ce cas assurer un bon raccordement des bords des noyaux fusibles et du dos de la coquille afin qu'il ne reste pas d'espace pouvant géner l'électrodéposition et former des points de faiblesse ou même des trous après la seconde électrodéposition. 2877017 8 Lorsque la coquille 16 a été munie des noyaux consommables 18 dont la surface a été rendue conductrice en totalité, elle est placée dans une cuve d'électrodéposition et subit une autre opération d'électrodéposition. Cette opération est exécutée afin qu'elle donne une épaisseur supplémentaire de métal, du nickel dans l'exemple considéré, de l'ordre de 2 mm au moins. Ainsi, les canaux formés par la seconde électrodéposition ont une épaisseur de 2 mm environ, et la partie apparente de la coquille 16, entre les canaux, a une épaisseur qui atteint 4 mm environ. Lorsque la seconde opération d'électrodéposition est terminée, la partie de moule obtenue est retirée de la cuve d'électrodéposition, lavée, puis soumise à l'élimination ou à l'extraction des noyaux consommables. Cette élimination des noyaux consommables dépend de la nature des noyaux consommables. Dans le cas de noyaux fusibles, l'élimination est réalisée par fusion, le métal des noyaux fusibles s'écoulant par les orifices d'entrée ou de sortie prévus pour le circuit de régulation thermique. Dans le cas d'une matière thermoplastique, celle-ci peut être soumise à une dégradation thermique, à une combustion, ou à une attaque chimique, en particulier à une dissolution dans un solvant. Toutes ces opérations d'élimination de la matière utilisée pour les noyaux consommables sont bien connues dans la technique et, comme elles sont propres à chaque matériau utilisé, on ne les décrit pas pour des raisons de brièveté de la description. Lorsque la partie de moule a été réalisée, avec la coquille 16 et la seconde couche électrodéposée 20 qui délimitent entre elles les canaux 22, puis nettoyée, elle peut être utilisée comme moule de rotomoulage. Comme représenté sur la figure 3, on note que, dans les parties comprises entre les canaux, la partie de moule a une épaisseur correspondant à la somme des épaisseurs des deux électrodépositions, et elle est donc robuste. Dans les parties des canaux, l'épaisseur du métal entre le fluide qui circule et la surface de moulage est faible et permet donc 2877017 9 un échange rapide de chaleur. Cependant, ces parties sont aussi robustes mécaniquement puisqu'elles sont recouvertes par la partie extérieure des canaux formés dans la seconde électrodéposition. Grâce aux deux électrodépositions, de préférence réalisées dans des solutions identiques, le métal est totalement intégré si bien que la partie de moule obtenue est entièrement formée en une seule pièce sans discontinuité et a donc une grande robustesse. La pièce a des caractéristiques de conduction de cha- leur particulièrement élevées car non seulement elle est formée d'un métal conducteur, mais encore les parties dans lesquelles s'effectuent préférentiellement les échanges de chaleur ont une faible épaisseur entre le fluide de refroidissement et la matière à refroidir. En outre, grâce aux deux électrodépositions successives et au fait que les éléments de noyaux consommables 18 peuvent avoir toute forme voulue, il est possible de donner une forme arrondie aux canaux à proximité de la coquille 16 afin que la probabilité de formation de fissures sous l'action des cycles thermiques subis soit réduite et même totalement supprimée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés et parties de moule qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une partie au moins de moule ayant une coquille délimitant une surface de moulage, notamment pour rotomoulage, et un dispositif de régulation thermique à circulation de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend: - la réalisation de la coquille (16) de la partie de moule délimitant la surface de moulage par une opération d'électrodéposition sur un modèle de la surface de moulage, - la disposition, du côté de la coquille opposé à la surface de moulage, d'au moins un noyau consommable (18) à surface conductrice, placé au contact de la coquille, - la réalisation d'une électrodéposition sur la coquille munie du noyau consommable, puis - l'élimination du noyau consommable (18). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau consommable (18) est de type fusible. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le noyau fusible est formé d'un métal à basse tempéra- ture de fusion qui est éliminé par chauffage au-delà de sa température de fusion. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau consommable (18) est dégradable. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la dégradation du noyau consommable (18) est effectuée par une opération choisie parmi l'attaque chimique, la combustion, et la dissolution. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau consommable (18) est formé d'un élément allongé souple fixé à la coquille avec une forme sinueuse. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le noyau consommable (18) est formé d'un élément moulé destiné à former de multiples canaux. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le métal électrodéposé 2877017 11 dans la première et dans la seconde opération d'électrodéposition est le nickel. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du métal électrodéposé est de l'ordre de 2 mm dans la première opération d'électrodéposition et de 2 mm dans la seconde opération d'électrodéposition. 10. Partie de moule de rotomoulage obtenue par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il comprend un corps métallique en forme de coquille (16, 20) en une seule pièce délimitant une surface externe de moulage et, d'un côté opposé à la surface de moulage, un circuit de circulation de liquide ayant au moins une entrée et une sortie.