Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
5~
La presente invention ~st relative a un ~ouveau dispositif pour
le moulage de matieres plastiques expansees, et notamment de materiaux
dielectriques, par rayonnement ultra-haute fréquence (U.~l.F.). La présente
invention est plus particulièrement relative aux perfectionnements apportés
a la realisation du moule proprement dit.
Le developpement considérable de l'utilisation des mousses
plastiques dans les domaines de la construction, de l!industrie du froid,
de la fabrication des élements insubmersibles, de l'emballage et du con-
ditionnement, de l'aeronautique, etc., a eu pour conséquence que des
progrès tres importants ont eté realises dans la mise au point des appareils
et des procédes pour l'obtention de matières plastiques expansées.
Un premieur pas important a été franchi par llutilisation d'un
champ haute frequence pour fondre la résine (cf. en particulier le Brevets
fran~cais 2,149,529, au nom de Willcox & Gibbs, Inc. dépose en France le 17
aout 1972, sous le No 72 29493, (publle sous le No 2,149,529) en
invoquant deux priorités aux Etats-~nis Serial Nr 173,043 et Serial Nr
174,044 du 19 aout 1971, aux noms de Norman K. Kennedy et Aldo M. ~arini;
le Brevet franc~ais 1,217,351, au nom de Koppers Company, Inc. du 26
decernbre 1958, dépose en revendiquant une priorité U.S. du 27 décembre 1957
aux noms de MM. Edwin Arvid Edberg, et Richard H. Immel; le Brevet fran-
~cais 70 20709 (publie sous le No 2,045,888) dépose le 5 juin 1970, au nom
de Badische Anilin-~-Soda Fabrik ~G, en revendiquant une priorite R.F.A.
No P 19 28 634.1 du 6 juin 1969; le Brevet franScais No.73 07945 (publie
sous le No 2,186,344) déposé le 6 mars 1973, au nom de Sinclair-Koppers
Company9 en revendiquant une priorité U.S. Serial No. 258,089 du 30 mai
1973 au nom de Richard J. Immel; ou le Brevet americain 3,377,653 dépose
au nom de Buonaiuto, déposé le 10 novembre 1964 et accordé le 16 avril
1968.
Clest surtout l'introduction de l'U.H.F., ou hyperfréquence,
:: - . , ~ :
(S00 à 300 000 MHz) ne nécessitant aucun circuit capacitif et ne provo-
quant aucun claquage, ledit champ hyperfréquence excitant une cavité
résonnante ou un guide d'ondes résonnant (cf Brevets fran~cais de la
Demanderesse 2 298 571 et 2 368 513) qui a permis la fabrication de mousses
plastiques d~une manière économiqueO
Ainsi, l'introduction simultanée de perles de matières plastiques,
préalablement préexpansees, et d'eau dans un moule placé dans une cavité
résonnante, comme décrit dans les Demandes de Brevet francais au nom de la
Demanderesse, citees plus haut,
- 1 a -
.: .. : , . :;, - : - ,
.. . . .
,,
. ; ,. , :, . :
~26~1L5~
a créé des conditions qui permettent la formation de vapeur
"in situ" et la par~aite soudure des perles entre elles 9 avec
une bonne répartition des calories.
Ce procédé de moulage présente cependan-t un inconvé-
nient : les moules utilisés sont des moules classiques en maté-
riaux transparents au rayonnement hyperfréquence ou absorbant
très faiblement ce rayonnement, ce qui a pour conséquence une
absence d'homogénéi-té du chauffage et un accroissement des dé
penses en énergie~ dû au ~ait qu'il est nécessaire de réchauffer
les parois du moule lors de chaque cycle de moulageO
~ a présente invention s'est par conséquent donné pour
but de pourvoir à des moules qui répondent mieux aux nécessités
de la pratique que les moules antérieurement connus, notamment
en ce que les moules conformes à la présente invention assurent
un excellent gradient de température et en ce qu'ils permet-tent
de réaliser une économie substantielle en énergie nécessaire pour
fondre superficiellement la matière plastique contenue dans le
moule~
La présente invention a pour objet un dispositif pour
le moulage de ma-tières plastiques expansées, et notamment de ma-
tériaux diélectriques, par rayonnement U~H.~ 9 lequel comprend~
en association avec une presse et une cavité résonnante, un mou-
le carac-térisé en ce que la partie dudit moule~ ou empreinte, qui
est en con-tac-t avec la matière plastique à mouler, est réalisé~:
en un matériau présentant des pertes diélectriques élevées~ ab-
sorbant le rayonnement U~H.~, lequel matériau est de préférenc~
constitué par une résine contenant une faible proportion~ de
pré~érence comprise entre 1 à 5 ~ environ9 de noir de carbone
conducteur du rayonnement U~H.~.
~0 Suivant un mode de réalisation préféré du moule obJet
de la presente invention, le corps dudit moule est réalise en un matériau
non absorbant du rayonnement U.H.F., et de preEerence en une résine
chargée de fibres de silice pure et/ou de verre à faible angle de perte.
Suivant un autre mode de réalisation de l'objet de ]'invention,
une circulation de fluide caloporteur à faibles pertes dielectriques et
haute chaleur massiquë, est associée au corps du moule.
Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation,
ladite circulation de fluide caloporteur est disposee dans le corps du
moule.
Selon une autre disposition avantageuse de ce mode de réalisation,
ladite circulation de fluide caloporteur est réalisée sous la forme d'un
chemisage du corps du moule.
Suivant au autre mode de réalisation de l'objet de l'invention,
le refroidissement du moule est réalise par circulation d'air force sur
ses parois externes.
Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, la
circulation d'air force est réaliseé à l'aide d'ailettes disposées sur les
parois externes du moule.
Suivant encore un autre mode de réalisation de I'objet de l'in--
vention, les parties mécaniques du moule (telles que les injecteurs, lesévents, etc.) peuvent etre usinées en polytétrafluorethylène ("TEFLON",
une marque déposée pour désigner le polytetrafluoréthylène) et/ou en
vitrocéramique.
Le moule selon l'invention est placé dans une cavité résonnante
qui est de pr'eference montée sur une presse dont une moitie es-t fixe et
l'autre mobile. Ces installation~s sont décrites dans les Demandes de
Brevets précitées 2 298 571 et 2 368 513.
- 3 -
,, ~ , , ~, , . : ~,
:
: , .
L5~
Selon une modalité préférée de l'invention, la partie
~ixe de la presse est excitée par un guide d'ondes alimenté
par un générateur U.H.~, tandis que la partie mobile de la
presse reçoit les moules~
Il va sans dire que la disposition inverse peut etre
adoptée sans inconvénient~
Cette installation est en outre caractérisée en c~
qu'une distance minimum doit être respectée entre le moule et
la paroi de la cavité resonnante, cette distance étant de pré-
férence au minimum de 65 mm, et en ce qu'un brasseur de champélectromagnétique est disposé à la sor-tie du guide d'ondes dans
la cavité résonnante, ce qui a pour effet d'éviter la formation
d'ondes stationnaires~
La présente invention a également pour objet un pro-
cédé de moulage d'objets en mat.ières plastiques dans des moules
conformes à l'invention, lequel procédé est caractérisé en ce
que des perles de matières plastiques contenant éventuellement
un agen-t de gonflement et éventuellement préalablement préexpan-
sées, introduites, éventuellement en meme temps qu'un liquide
polaire, dans un moule conforme à l'invention, qui peu-t 8tre
éventuellement un moule en deux par-ties, placé dans une presse
appropriée, sont soumises à l'action d'un rayonnement U~oF~
pendant une durée de 5 à 1800 secondes, pour donner lieu à des
objets moulés en matières plastiques expansées présentant des
parois de -toutes épaisseurs voulues5 et notamment à des objets
moulés à parois minces.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention com-
prend encore dlautres dispositions, caractéristiques et avanta-
ges, qui ressortiront de la descrip-tio~ qui va suivre.
~a présente invention vise plus particulièrement les
,
~z~s~
moules pour la fabrication de matières plastiques expansées, et notamment
de matériaux diélectriques, conformes aux dispositions qui précédent, ainsi
que tous installations, procédes d'ensemb]e et chalnes de fabrication de
corps moules en matières plastiques expansibles~ dans lesquels sont inclus
les dispositifs conformes à la presente invention, et les objets moules
obtenus à l'aide des moules et installations conformes à llinvention.
L'invention pourra e~tre mieux comprise à l'aide du complement de
descriptioD qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est une vue de détail en coupe d'un moule conforme a
la presente invention,
La figure 2 est un schema d'ensemble d'une installation pour le
moulage d'objets en matières plastiques expansées, incluant une pluralite~
de moules conformes à la présen~e invention, et
La figure 3 est une vue schématique en coupe d1une installation
pour la fabrication d'objets moulés, tels que gobelets, par e~ample, à
parois minces.
It doit etre bien entendu, toutefois, que le moule et l'installa-
tion decrits et représentes aux dessins, sont donnés uniquement à titre
d'illistrations de l'objet de l'invention et n'en constituent en aucune
maniere une limitation.
La figure 1 est une vue partielle en coupe d1un moule 4 dont
l'empreinte 1 est réalisée en un matériau qui constitue une paroi absor--
bante du rayonnement U.H.F.; cette empreLnte est formée, de préférence,
d'une couche de resine époxy contenant du noir de carbone conducteur du
rayonnement U.H.F. (par exemple "VVLCAN XC 72 R" de Cabot, la marque
"RHODORSIL" est le nom generique de plusieurs variétes commerciales de
silicones douees d'inertie chimique et de stabilité dans un grand inter-
valle de température; "VULCAN" est une marque qui est la propriete de la
Sociéte Cabot, destinée a designer du noir de carbone.), qui est ajouté à
.
~ _ 5 _ ~-
: . ~ . . ,........ . : ... , :
à la resine dans une proportion de quelques pourcent du poids de resine,
avantageuse-
- 5a -
c
.:,
. , ~
.~ , , :, , ~ , .
56
ment comprise entre 1 et 5 % environ~
L'épaisseur de l'smpreinte est ajustée en fonction de
la quantité de calories voulue 9 et donc de l'épaisseur de la pa-
roi de la pi.èce moulée~ Il est généralement avantageux que l'é-
paisseur du revetement qui constitue l'empreinte soit compris~
entre 0,5 et 2 mm~ bien qu'elle puisse varier en fonction des
besoins~
~ e corps 3 du moule est avantageusement réalisé en une
résine époxy chargée de fibres de silice pure et/ou de verre à
faible angle de perte ~tg ~ 10 4 pour la fréquence
P. = 2,45 GE-z). ~'épaisseur du corps du moule1 en résine renfor-
cée de fibres de silice et/ou de verre, non absorban-te du rayon-
nement U~H.F~ est avanta~eusemerlt comprise entre 3 et 5 mm~.
compte-tenu des pressions de moulage.
Une circulation 2 de fluide caloporteur constitué, par
exemple, par de l'huile de silicone de type 47 V 10 RHODORSIL
de Rhone.-Poulenc, est pré w e à l'intérieur du cor.ps 3 du moule,.
étant entendu que ladite circulation de fluide caloporteur peut
également être réalisée sous forme de chemisage extérieur du
moule~
Le refroidissemen-t ex~terne du moule est avantageuse-
ment réalisé à l'aide d'air forcé, par exemple en montant des
ailettes (non représentées) sur les parois externes du moule.
~ a figure 2 représente un schéma d'une installation
pour le moulage de matières plastiques expansées, et notamment
pour le moulage de matériaux diélectriques, dans laquelle sont ..
inclus une pluralité de moules 4 conformes à la présent~ inven-
tion. ~'installation représentée à la figure 2 comprend une
presse comportant une partie mobile 6 (mue par exemple par un
vérin pneumatique) et une partie fixe 7.
, , ; :.
: :
9LS~
Une cavité résonnante 11 est montée sur ladit~ press~,
entre les parties 6 et 7~ ~a partie fixe 7 de la presse est ex-
citée par un guide d'ondes U.H,.F~ 9, alimenté par un générateur
U.H.F.. (non représenté)~ tandis que la partie mobile 6 reçoit
une partie du moule~
Dans ce-tte cavité résonnante 11 sont placés des moules
4 conformes à l'invention, qui sont montés sur un support de
moules 12:qui a en outre:pour rol~p d'assurer le calage d'épais-
seur~ Un brasseur de champ U~H.~ 10 est monté à la sortie du
guide d'ondes U.H~,F. 9, dans la cavité résonnante 11, pour évi-
ter la formation d'ondes stationnaires, en association avec un
dé~lecteur 8~ '
~ a matière plastique en perles, éventuellement pré-
expansées, et con-tenan-t éventuellemen-t un agent de gonflemen-t~
est introduite par llin.jecteur de matière 5 dans les moules 4
conformes à l'invention. ~.'injecteur de matière,5 est de préfé-
rence réalisé en matériau à faibles pertes diélectriques~
Il y a lieu de remarquer que toute matière plastiquQ
expansible peut etre moulee,dans l'installation conforme à la
présente:invention on peut indiquer à titre d'exemples non li-
mitatifs comme matières plastiques expansibles moulables dans
ladite installation, le polystyrène, le polyéthylène~.le polyu-
réthane expansibles~.
Une distance minimum doit etre respectée entre les .,
moules et la paroi de la cavité résonnante;; il s'est avéré que~
cette distance minimum peut avantageusement etre de 65 mm.
~ e circuit du fluide caloporteur 1~ est également réa-
lisé de pré~érence en ma-tériau à faibles per-tes diélectriq1les,. de
m8me que le circuit d'air comprimé 14 utilisé pour llé,jection
des objets moulé~
: . .. :.: ;, .: ., -
:.:, , ,
56
L'installation représentée à la figure 3 cons-titue un
exemple non limitatif d'application du moule conforme à l'inven-
tion à la fabrication dlobjets à parois minces~ tels que des
gobelets 18~ ~es perles de matières plastiques sont introduites
par l'injecteur de matière 15 entre les empreintes 1 d'un moule
conforme à l'invention9 en deux parties, male et femelle, 16 et
" 179 lequel est placé, comme le moule représenté à la figure 2
dans une presse sur laquelle est montée une cavité resonnante
alimentée en rayonnement U.H.F~
Dans l'exemple représenté, les empreintes en ~atériau
absorbant ont une épaisseur de 0,~ mm. L'alimentation éventuelle
en liquide polaire (par exemple l'eau) s'effectue par des inàec-
teurs mobiles (non représentés), étant noté que le moulage des
; matières plastiques conformément à la présente invention peut
etre réalisé sans introduire de liquide polaire, dans le cas
du moulage d'objets à parois minces. ~e refroidissement du moule
; s'effectue par convection d'air forcé, qui peut avantageusement
être introdui-t également par des injecteurs mobiles ~non repré-
sentés)~
A titre d'exemple non limi-tatif, une installation com-
prenant 8 moules montés en carrousel et comportant chacun 6 em-
preintes, permet d'obtenir en un cycle d'une durée de 45 secon~
des, 3840 gobelets/heure pesant chacun environ 2 g, pour 7,6 kg
de matière transformée, la puissance micro-ondes totale,presse
; plus pré-expanseur,étant de 2~5 kw.
Llinstallation représen-tée aux dessins et décrite~dan~
ce qui precèdeg dans laquelle sont introduites les perles de ma-
tière plastique, avantageusement préalablement expansées~ et
contenant eventuellement un agent de gonflement, dans les mou-
les 4 ou 16-17 transparents au rayonnement U.H.~, éventuellement
. ~ , . . , . ~
.5~i
simultanément avec un liquide polaire~ tel que de l'eau par exem-
ple~ pour obtenir la formation de vapeur "in situl'; nécessaire à
la soudure des perles, assure une bonne répartition des calories
grace au fait que la partie du moule en contact avec les perles
de matière plastique, qui est réalisée~ comme défini plus haut~
en un matériau présentant des pertes diélectriques relativement
élevées~ absorbe une partie de l'énergie UvH~. et la resti-tue
sous forme de chaleur, par conductionS à la matiere plas-tique à
mouler, contenue dans l'empreinte ou les empreintes.
De ce fait, le moule con~orme à l'invention, à emprein-
te absorbant le rayonnement U~Ho~_~ évite la formation de conden-
sats de vapeur sur les parois, ce qui, associé au fai-t que ces
dernières sont très minces et absorbent le rayonnement IJ ~ H~
raccourcit le c~cle de refroidissement, d'où une économie con-
siderable en temps et en énergie~ .
D'autres avantages des moules conformes à la présente
invention résident dans le fait qu'ils son-t d'un prix de revient
industriel très faible (ils peuvent être réalisés par simple
coulée) et une installation du type carrousel pourra produire
2V deux fois plus à prix de revient égal (équipement + moule) par
rapport aux procédés classiques de l'Art antérieur (chaudière
à vapeur ~ moule usiné)~
Un autre a~antage, et non des moindres, du dispositif
con~orme à llinvention, réside dans la réduction considérable
de la durée de changement du moule, du fai-t de la grande sim-
plicité de mise en oeuvre~
. Le dispositif conforme à la présente invention permet
en outre le moulage d'obje-ts à parois minces d'excellente qua-
litéq par le procédé dit "à parois sèches'l~, en l'absence de
liquide polaire~
Ainsi que cela ressort de ce qui précede, l'i~vention
ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de
réalisation et d'application qui viennent d'e-tre décrits de ~a-
çon plus explicite dans ce qui précède; elle en embrasse au
contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit
du technicien en la matière~ sans s'écart0r du cadre, ni de la
portée~de la présente invention..
~ 10
