Brevet FR2913211A1 — publié le 20080905

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'UNE COQUILLE MINCE. L'invention se rapporte à un dispositif de chauffage d'une coquille mince pour le moulage. La fabrication de peaux pour revêtir les tableaux de bord des voitures est une 5 technique bien connue sous le terme anglais Slush Molding .Elle est encore connue comme un procédé dérivé du rotomoulage Cette technique consiste à chauffer une coquille mince qui est l'empreinte de la peau à former. Cette coquille chauffée à une température précise est alors accouplée à un bac à 10 poudre contenant la matière à fondre (PVC, TPU ou TPO) sous forme de poudre. La quantité de poudre contenue dans ce bac à poudre est très largement supérieure à celle nécessaire à la formation de la peau, soit environ 100 fois la quantité nécessaire pour une peau. Lorsque la coquille est accouplée au bac à poudre, l'ensemble est mis en rotation 15 pendant un temps déterminé pour qu'une certaine quantité de la poudre contenue dans le bac fonde sur la coquille. Cette quantité de poudre qui va déterminer l'épaisseur de la peau dépend du temps de rotation ainsi que de la température de la coquille. Le bac à poudre est alors désaccouplé. La peau est alors formée mais est encore à l'état de matière en fusion. 20 Parfois, on chauffe à nouveau la coquille et la peau pour finaliser la transformation de la poudre, cette étape étant appelée étape de gélification. On refroidit ensuite la coquille puis la peau est démoulée et le cycle recommence. Dans le procédé ci avant évoqué, les moyens de chauffage sont importants car au moment de la prise de poudre la coquille doit avoir une température avoisinant les 25 230 C (entre 200 et 250 en fonction de la matière utilisée). La température de la coquille doit être homogène. Trop chaude, la coquille va entraîner une dégradation rapide de la matière plastique. Trop froide, la coquille recevra une quantité de matière insuffisamment fondue qui donnera lieu à une peau trop fine et insuffisamment transformée. Il y a donc un problème d'homogénéité du chauffage. Celui ci doit permettre de chauffer la coquille et d'avoir une température homogène dans une plage de quelques degrés autour de la température idéale. Un moyen de chauffage connu consiste à intégrer au dos de la coquille une tuyauterie dans laquelle va circuler de l'huile chauffée à une température de l'ordre de 2500C. Il faut une centrale de chauffe coûteuse. Cela pose des difficultés si la coquille doit voyager d'un poste vers un autre. La moindre fuite d'huile entraîne des problèmes de non-qualité et des risques d'incendie. Une deuxième solution connue consiste à chauffer la coquille avec un lit de sable fluidisé chauffé. La coquille est plongée dans ce lit de sable. L'inconvénient étant que les grains de sable usent rapidement la coquille, et parfois ceux ci adhèrent à la dite coquille avant le moulage de la matière plastique , constituant alors des défauts sur la peau. Une troisième solution consiste à placer la coquille dans une enceinte fermée chauffée et dont l'air chaud est brassé énergiquement.. La coquille est chauffée par convection forcée. Le brassage permet d'homogénéiser la température à l'intérieur du four. Ce dernier mode de chauffage est intéressant mais nécessite une puissance de brassage importante (10 à 20 % de la puissance de chauffage) et des temps de chauffage relativement longs. Le rendement de ces fours est faible en raison notamment des ouvertures de l'enceinte pour y placer puis retirer la coquille ainsi que la nécessité d'utiliser un double circuit avec échangeur pour éviter que les gaz de combustion ne viennent en contact avec la coquille et ne polluent la surface. Le rendement est faible car notamment l'air chauffé qui s'échappe lors de l'ouverture du four et le rendement propre de l'échangeur font baisser le rendement global de l'installation. Dans un cycle de fabrication d'une peau le temps de chauffage de la coquille est un paramètre important conditionnant la rentabilité d'une ligne de production. L'invention a pour objet une nouvelle solution qui apporte notamment une plus grande rapidité de chauffe. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de chauffage destiné à chauffer une coquille mince pour moule comprenant des moyens de production d'un flux d'énergie calorifique ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il est constitué par un chauffage radiant dont la surface émissive est conformée pour être géométriquement proche de la face de la coquille qu'elle doit chauffer. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre 5 d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente schématiquement FIG 1 : Un dispositif de chauffage selon l'invention. FIG 2 Un dispositif de chauffage ouvert lors du retrait de la coquille FIG 3 : Un exemple de formes avec coquille particulière FIG 4 Une illustration d'un moyen de manoeuvre des deux éléments de chauffage 10 FIG 5 une vue dessus des moyens de la figure 4 FIG 6 : Une illustration d'un autre moyen de manoeuvre. En se reportant au dessin on voit une vue partielle d'une machine de moulage par embouage encore appelée Slush molding. Lors d'une étape de chauffage, une coquille 1 mince qui équipe cette machine doit être 15 chauffée de manière homogène. Son épaisseur est de l'ordre de trois à quatre millimètres et généralement elle est en nickel. Cette coquille 1 est généralement portée par un cadre qui peut être mis en rotation. Par exemple, ce cadre est porté à l'extrémité d'un bras 40 lui même mobile dans un plan horizontal. 20 On fait donc appel à un dispositif 2 de chauffage comprenant des moyens 3 de production d'un flux d'énergie calorifique. Avantageusement, ce dispositif est constitué par un chauffage radiant dont la surface émissive est conformée pour être géométriquement la plus proche de la face de la coquille qu'elle doit chauffer. Dans le meilleur des cas tous les points de la surface 25 émissive devraient être à distance constante de tous les points de la coquille. Au mornent de l'opération de chauffe de la coquille, le dispositif de chauffage est approché de la coquille pour être très proche. Il faut cependant préserver un espace libre entre la coquille et la face émettrice d'infra rouge. Cependant techniquement, il pourra être difficile d'avoir cette distance constante en 30 tous les points et on admettra une tolérance. On a représenté à la figure 1 un chauffage radiant qui comprend au moins une forme 3A qui, reprenant l'empreinte de la coquille, est chauffée à une température d'au moins 500 C et généralement de l'ordre de 700 à 1000 C transformant cette forme en un chauffage rayonnant dans l'infra rouge long. La surface émissive de cette forme est donc placée à faible distance de la face de la coquille de l'ordre de 1 à 5 centimètres (3 à 20 fois l'épaisseur de la coquille). Dans le cas d'une étape de gélification, on utilisera une seule forme car il suffit de chauffer uniquement une seule des faces pour terminer la fusion de la poudre. Le dispositif de chauffage comprendra alors une seule surface émissive qui sera chauffée préalablement à sa mise en place. L'inertie thermique de la forme suffira à achever la gélification de la peau. Néanmoins une étape de gélification avec apport de chaleur peut s'avérer nécessaire en fonction de la matière utilisée. Pour le chauffage avant prise de poudre, le dispositif comportera deux surfaces émissives, une pour la face supérieure de la coquille et une pour la face inférieure de la 15 dite coquille. Dans une forme de réalisation, la forme 3A est obtenue par mise en forme d'un treillis métallique tissé. Il est mis en forme soit manuellement ou par déformation contre une contre-forme. Les mailles seront, par exemple, fixées ou soudées par endroit pour maintenir la mise en forme. 20 Dans une seconde forme de réalisation, la forme sera obtenue par usinage d'un bloc de métal. C'est la face émissive tournée vers la coquille qui est usinée. Dans une troisième forme de réalisation, la forme sera obtenue par moulage. Comme cela a été évoqué auparavant, il peut être difficile selon la technique utilisée et selon le relief de la surface émissive d'obtenir en tous les points une distance 25 constante. Par ailleurs il n'est pas utile de reproduire le granulé de la peau sur cette surface émissive Ainsi, on acceptera une marge d'erreur de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de la coquille pour des surfaces de coquille à faible relief. Dans le cas où cette coquille présente des zones A, B en contre dépouille (Figure3) il sera souvent difficile de créer une forme émissive qu'il est possible d'approcher au 30 plus prés à même distance de la coquille que pour les autres points. Pour ces zones on admettra une variation de la distance qui pourra être largement supérieure à la distance moyenne enter la coquille et la forme émissive. En pointillés ont été représentées la représentation théorique X,Y de la forme pour être à même distance de la coquille comme le sont les autres points mais comme cela ne peut se faire pour des raisons d'approche des formes, le profil de la forme 3A ne peut respecter en ces zones une distance D égale aux autres points de la coquille. Cela est notamment lié à la manière de déplacer les dispositifs de chauffage par rapport à la coquille qui a ce jour est réalisé par un mouvement essentiellement rectiligne. Pour que cette forme soit émissive, on va la chauffer à température élevée, par exemple, avec des moyens de chauffage à faible inertie. Pour cela, on fera appel, par exemple) à des radiants 3B céramiques à chauffage gaz ou électriques placés à l'arrière de la forme. Le tout est placé dans un caisson isolant. Ce caisson 20 isolant est ouvert sur une face , celle qui est émissive. Ces radiants vont donc chauffer la forme à une température supérieure à 500 C de sorte que cette forme va émettre un flux radiant dont la puissance dépend de la température atteinte par la surface. La disposition des moyens de chauffage sur l'arrière des formes ainsi que le système de régulation permettent d'assurer une température sensiblement uniforme de la forme. La mise en place de cette forme 3A entre les radiants placés dans un plan et la coquille permet de créer une surface émissive sensiblement homogène. Les émetteurs radiants céramiques ou électriques ont une faible inertie ce qui permet également de chauffer la coquille rapidement. Ils peuvent émettre à une température supérieure à 1000 C qui est trop élevée pour un chauffage direct de la coquille. Si on chauffe directement la coquille avec ces radiants 3B, sans interposer de forme adaptée, on obtient des écarts de température sur la coquille de plus de 50 ce qui n'est pas admissible. Ces écarts sont atténués sur la face utile de la forme et ils ont très peu de répercutions sur la coquille car la forme est devenue émissive a une température plus basse que celle de l'émetteur primaire. La forme homogénéise la température sur la surface en regard avec la coquille. Le flux d'énergie par unité de surface devient alors constant. La forme agit comme un filtre. Le temps de montée en température de la coquille de 40 à 230 Celsius sera voisin d'une minute. Bien évidemment, ces valeurs dépendent de la température de la forme. Aux figures 2 et 3 , on a représenté deux moyens 30 de manoeuvre simultanés des deux formes 'venant chauffer les faces supérieure et inférieure de la coquille. Le premier moyen fait appel à un système à bras 10 en X et à parallélogramme. On comprend bien qu'en ouvrant ou en fermant le X, le support 11A portant la forme supérieure et le support 11B portant la forme inférieure vont se rapprocher ou s'éloigner parallèlement. Le mouvement de rapprochement peut être limité par des butés 12, par exemple, portées par les supports. Le second moyen fait appel à un système à câbles 13. On préfère un moyen de manoeuvre qui déplacera simultanément les supports mais des moyens de déplacement individuel sont tout a fait possible . Dans le cas de l'utilisation d'un chauffage avec deux formes chauffantes, chacune de ces formes chauffant une face de la coquille , ces formes vont agir en complémentarité de chauffage, c'est à dire qu'il va y avoir un effet d'amortissement des différences de flux émis par les surfaces émissives.. Les différences de flux reçus par les surfaces, de part et d'autre de la coquille, du fait de leur convexité se compensent car un point de la coquille présente des rayons de courbure principaux exactement opposés sur chacune des faces (Une courbure R1 ou R2 sur la face supérieure en un point devient -R1, -R2 sur la face inférieure). A une partie convexe sur l'une des faces correspond une partie concave sur la face opposée. Il est préférable que les moyens de manoeuvre des dispositifs de chauffage n'interférent pas avec un déplacement de la coquille dans un plan horizontal lorsque 25 cette coquille est porté par un manège ou un carrousel. Pour ce poste, il est prévu des moyens pour accoupler le support portant ladite forme avec le cadre portant la dite coquille car lors de cette étape de gélification la coquille portée par un cadre est mise en rotation au bout de son bras. Il est alors possible d'embarquer uniquement la forme qui disposera au moins indirectement de moyens 30 d'accouplement avec la coquille. Dans la version four classique pour chauffage avant prise de poudre, chaque élément de chauffage comprend un caisson 20 en matériau isolant sur lequel est fixé les moyens de chauffage radiants classique sous forme d'un lit et au dessus la forme 3A adaptée à la coquille à chauffer. Des capteurs de températures peuvent bien entendu être intégrés et reliés à un moyen de réglage de la production de chaleur par les radiants. La forme adaptée sera positionnée à faible distance de la coquille mais cependant pas trop près. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage destiné à chauffer une coquille mince pour moule comprenant des moyens (3) de production d'un flux d'énergie calorifique ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il est constitué par un chauffage radiant dont la surface émissive (3A) est conformée pour être géométriquement la plus proche de la face de la coquille (1) qu'elle doit chauffer . 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la forme 10 (3A) est obtenue par mise en forme d'un treillis métallique tissé. 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la forme (3A) est obtenue par usinage 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 caractérisée en ce que la forme (3A) est obtenue par moulage. 15 5. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce que la forme émissive(3A) est chauffée par des radiants ( 3B). 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 5 caractérisé en ce que la forme et les radiants sont logés dans un caisson (20) isolant. 7. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes 20 caractérisé en ce qu'il comprend deux formes à surface émissive complémentaire venant chauffer la coquille sur ses deux faces. 8. Dispositif de chauffage selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (30) de manoeuvre permettant d'approcher simultanément les deux formes des deux faces de la coquille. 25 9. Dispositif de chauffage selon la revendication 8 caractérisé en ce que le moyen de manoeuvre simultanée est un moyen à câbles. 10. Dispositif de chauffage selon la revendication 8 caractérisé en ce que le moyen de manoeuvre est constitué d'un mécanisme articulé tel qu'un système à bras en X et à parallélogramme. 30 11. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la forme présente indirectement des moyens d'accouplement avec une coquille. 12.lnstallation d'embouage comprenant au moins une coquille caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 13. Installation d'embouage selon la revendication 12 caractérisée en ce que la 5 surface émissive du dispositif de chauffage est positionné à une distance de la coquille de l'ordre de trois à vingt fois l'épaisseur de la dite coquille.