CH437643A - Procédé et dispositif de moulage à découvert de pièces en matière présentant du retrait à la solidification - Google Patents

Description

  
 



  Procédé et dispositif de moulage à découvert de pièces
 en matière présentant du retrait à la solidification
 La présente invention a pour objets un procédé et un dispositif de moulage à découvert de pièces en matière présentant du retrait à la solidification, permettant la fabrication de pièces exemptes de retassures ou défauts analogues dus au retrait de la matière coulée au cours de son refroidissement En outre, l'invention concerne une pièce moulée selon le procédé et une application particulière du procédé.



   On sait que la plupart des matières susceptibles d'tre moulées présentent du retrait, c'est-à-dire subissent en se refroidissant une contraction qui se manifeste à l'état liquide, pendant la solidification et à l'état solide; dans la plupart des cas, le retrait s'explique essentiellement par la différence des volumes spécifiques, c'est-à-dire des densités, de la matière à l'état liquide et à l'état solide.



   La formation de retassures dans une pièce moulée en matière présentant un retrait appriéciable s'explique par   l'anisothermie    du moulage en cours de refroidissement et par l'action de la pesanteur sur la matière liquide; la solidification débute à partir de la paroi du moule, où le refroidissement est plus rapide, par la formation d'une croûte solide de volume inférieur à celui de la masse de liquide dont elle est issue, et par suite trop grande pour le contenu de matière restée liquide, qui par conséquent se tasse progressivement sous l'action de la pesanteur alors que la solidification se poursuit par couches concentriques.

   Dans les pièces coulées à découvert, la couche supérieure reste liquide, de sorte que la contraction de la matière est compensée au fur et à mesure de la solidification par cette masse liquide, dont la surface libre s'abaisse en conséquence. Le retrait ne se manifeste qu'à partir du moment où la solidification atteint la couche supérieure par la formation d'une dépression en forme d'entonnoir, ou retassement, de la surface supérieure de la pièce et/ou de cavités internes, ou retassures, localisées au   cceur    de la partie supérieure de la pièce.



   L'un des remèdes contre la formation des défauts précités consiste à surmonter la pièce d'une masselotte, ou réserve de matière liquide dont la pression hydrostatique s'ajoute à la pression atmosphérique pour augmenter la pression Ide la matière liquide dans la partie supérieure du moulage, et qui nourrit à ses dépens les retassures qui s'y forment Bien entendu, des dispositions adéquates sont prises pour que la masselotte reste liquide jusqu'à solidification complète de la pièce moulée. Après solidification, la masselotte constitue une masse de matière excédentaire qu'il est nécessaire de séparer de la pièce moulée.



   La présente invention a pour but de permettre le moulage de pièces exemptes de retassures et/ou de retassement sans devoir utiliser, de matière en excédent de celle constituant les pièces.



   Le procédé conforme à l'invention, selon lequel la matière portée à l'état fluide par chauffage est coulée dans un moule où elle se solidifie par refroidissement, est caractérisé en ce que la couche superficielle libre de la matière contenue dans le moule est maintenue à l'état fluide par chauffage local durant une fraction au moins de la durée de refroidissement de la matière.



   Ledit procédé est, quoique non exclusivement, applicable au moulage de bâtonnets ou pièces de proportions analogues en matière de préférence à point de fusion peu élevé, telle que résine thermoplastique, cire, corps gras, fard ou autre substance simple ou composite de propriétés physiques analogues, et notamment lorsque lesdites pièces sont coulées en place dans un étui de conditionnement individuel faisant office de moule.



   Le chauffage local précité peut tre exercé par voie électromagnétique, par exemple par exposition à un rayonnement calorifique, et notamment infrarouge.



   De préférence, le chauffage local précité n'est exercé qu'en fin de solidification du moulage.  



   Le dispositif conforme à l'invention, pour la mise en oeuvre de ce procédé, comporte des moyens pour remplir le moule de matière préalablement portée à l'état fluide par chauffage et des moyens assurant la solidification du moulage par refroidissement, et est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de chauffage local pour maintenir à l'état fluide la couche superficielle libre de la matière contenue dans le moule durant une fraction au moins de la durée de refroidissement de la matière.



   Selon un mode de réalisation, le dispositif précité peut comporter un tapis convoyeur ou organe équivalent sur lequel les moules précités sont déposés en position de coulée pour refroidissement et soumis, sur une fraction au moins de leur parcours, à l'action des moyens de chauffage local précités, avantageusement constitués par une rampe ou analogue à rayons infrarouges, sous laquelle les moules précités sont entraînés par le convoyeur précité.



   D'autres détails et avantages concernant des formes d'exécution de la présente invention seront expliqués au cours de la description qui va suivre.



   Dans les dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple:
 La fig. 1 est une coupe partielle à travers un bâton de rouge à lèvres, coulé de la manière habituelle.



   La fig. 2 est une coupe partielle à travers un bâton de rouge à lèvres, coulé selon le procédé de l'invention.



   La fig. 3 représente de manière schématique un dispositif conforme à l'invention pour la fabrication en continu de bâtons de rouge à lèvres.



     I1    a été récemment proposé de couler chaque bâton de rouge à lèvres dans un moule individuel constitué par une capsule formant une cavité de forme ogivale; cette capsule est avantageusement réalisée en matière transparente et pourvue de moyens permettant son adaptation dans un étui porte-rouge, de sorte qu'elle peut servir d'emballage dans lequel le bâton reste en place jusqu'à son utilisation. Ainsi, le bâton est protégé de tout contact en cours de fabrication et de conditionnement, est maintenu en parfait état de conservation pendant son stockage, et l'opération de recharge c'est-à-dire la mise en place d'un bâton dans un étui, peut tre effectuée sans que le manipulateur se salisse les doigts, le bâton luimme restant à l'abri de toute souillure.

   En outre dans le cas où la capsule est transparente, il est possible de reconnaître de l'extérieur le ton du rouge dont est constitué le bâton.



   Selon la technique mentionnée ci-dessus, chaque capsule, remplie de la matière constituant le rouge, préalablement amenée à l'état liquide ou pâteaux, est solidifiée par simple refroidissement, naturel ou artificiel. Or, la forme allongée du bâton de rouge est particulièrement propice à la formation de retassures ou défauts analogues, le refroidissement de la matière se faisant essentiellement à travers la paroi de la capsule, de périmètre faible par rapport à la longueur axiale du bâton; la solidification commence par la pointe du bâton puis remonte la paroi de la capsule, la surface de séparation liquide/solide restant sensiblement conique à pointe tournée vers le bas; en fin de solidification, il apparaît donc des retassures situées dans l'axe de la partie supérieure du bâton, et enfin un retassement très accusé de la face supérieure ou base du bâton.



   Or, comme montré sur la fig. 1, la capsule 10 est fréquemment formée en deux parties dont l'une constitue à proprement parler la capsule amovible 12 de protection du bâton de rouge 14 et dont l'autre est un manchon annulaire 16 dont la face interne comporte des filets, cannelures ou saillies analogues 18 destinés à le solidariser avec la base 20 du bâton et sur lequel agissent des moyens destinés à déplacer axialement le bâton 14 dans son étui 22;

   lesdits moyens peuvent tre simplement constitués par un ergot 24 porté par le manchon 16 qui est guidé dans une rainure hélicoïdale 26 formée sur la face interne de l'étui 22 et qui traverse une fente longitudinale 28 formée dans une douille rotative 30 interposée entre le bâton et son étui et immobilisée axialement par rapport à ce dernier, l'extrémité de la douille 30 hors de l'étui contituant le bouton de   manoeuvre    32.



   La présence du retassement 33 er des retassures 34 formées en fin de solidification dans la base 20 du bâton 14 est particulièrement nuisible dans la réalisation décrite ci-dessus, puisque la résistance du bâton à la rupture est notablement affaiblie au niveau de son encastrement dans le manchon 16, où s'exercent précisément les contraintes les plus élevées. Le bâton 14 risque donc de se rompre à ce niveau, et par suite, d'tre rendu parfaitement inutilisable, soit lors de l'enlèvement de la capsule de protection 12, soit lors d'un emploi ultérieur.



   En effet, la capsule amovible 12 peut tre enlevée, après avoir fait sortir le bâton 14 de son étui 22, par exemple en tirant simplement sur la capsule, ou encore en maintenant cette dernière et en   manoeuvrant    le bouton 32 pour rentrer le bâton dans l'étui; suivant le cas, la base 20 du bâton est donc soumise à des contraintes de traction simple ou de traction et torsion combinées qui peuvent provoquer sa rupture. Si celle-ci ne se produit pas, le bâton 14 peut se rompre ultérieurement lors de chaque emploi, qui crée dans la section affaiblie des contraintes de flexion élevées.



   Le procédé qui va tre décrit permet la fabrication de bâtons totalement exempts des défauts précités, et ne requiert la mise en oeuvre d'aucune quantité de matière en excédent de celle constituant les bâtons.



   En effet, selon ce procédé, chaque capsule est remplie individuellement, puis laissée à refroidir jusqu'au moment où la solidification atteint la couche supérieure de matière. A partir de ce moment, la couche superficielle de matière est maintenue à l'état fluide par exemple par exposition à un rayonnement, de sorte que la formation de retassures dans le corps du bâton est évitée. Le chauffage est supprimé lorsque seule reste liquide une couche mince et sensiblement horizontale de matière, dont la solidification s'effectue rapidement en provoquant la for  mation    d'un retassement de profondeur au plus égale à l'épaisseur de ladite couche de l'arrt du chauffage.



   La fig. 2 montre en coupe axiale un bâton de rouge semblable à celui de la fig. 1 mais fabriqué selon le procédé de l'invention. On voit que le retrait en cours de solidification de la matière constituant le bâton de rouge   14' se    traduit par un retassement   33' très    peu accentué de l'extrémité du bâton, située légèrement en retrait de l'extrémité du manchon 16', dont l'espace intérieur laissé vide correspond au volume de retrait de la matière du bâton. Ainsi, le bâton fabriqué conformément à ce procédé ne comporte auoun défaut susceptible de provoquer sa rupture au niveau du manchon 16'.



   La fig. 3 illustre de manière schématique un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Les capsules 10 préalablement remplies de matière  en fusion sont déposées sur un tapis convoyeur 40 qui les entraîne à vitesse constante lente par exemple 2 cm/s.



  Durant la première partie A de leur parcours, la matière contenue dans les capsules 10 se refroidit en une minute environ de la température de coulée, de l'ordre de 80 à 1000 C, jusqu'à la température ambiante sensiblement. A ce moment, la plus grande partie de la matière est solidifiée, et la formation des retassures commencerait, si les capsules n'arrivaient alors sous une rampe de chauffage 42, constituée par exemple par des lampes à rayonnement infrarouge situées environ 10 cm au-dessus de la surface libre des bâtons; la longueur de la rampe 42 est choisie de manière que le parcours B dure environ une minute;

   à l'issue de ce laps de temps, toute la matière des bâtons est solidifiée, à l'exception d'une mince couche sensiblement horizontale dont l'épaisseur dépend notamment de l'intensité du rayonnement, de son pouvoir de pénétration dans la matière constituant les bâtons, et de la conductivité thermique de cette dernière. La solidification de la matière est ensuite achevée sur le parcours C, par refroidissement naturel ou bien par déplacement des capsules 10 sous un tunnel de refroidissement 44.



   Le procédé décrit est susceptible d'application avantageuse chaque fois qu'il s'agit de mouler à découvert des pièces relativement massives mais allongées, par exemple en forme de bâtonnets ou analogues, en matière présentant un retrait notable à la solidification et de préférence à point de fusion peu élevé, telle que résine thermoplastique, cire, corps gras, fard. En outre, au procédé de chauffage mentionné, pourrait tre substitué tout procédé équivalent, tel que le chauffage à haute fréquence, par induction ou diélectrique.



   REVENDICATIONS
 I. Procédé de moulage à découvert de pièces en matière présentant du retrait à la solidification, selon lequel la matière portée à l'état fluide par chauffage est coulée dans un moule où elle se solidifie par refroidissement, caractérisé en ce que la couche superficielle libre de la matière contenue dans le moule est maintenue à l'état fluide par chauffage local durant une fraction au moins de la durée de refroidissement de la matière.
  

Claims (1)

1. II. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comportant des moyens pour remplir le moule de matière préalablement portée à l'état fluide par chauffage et des moyens assurant la solidification du moulage par refroidissement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de chauffage local maintenant à l'état fluide la couche superficielle libre de la matière contenue dans le moule durant une fraction au moins de la durée de refroidissement de la matière.

   III. Pièce moulée obtenue par le procédé selon la revendication I, caractérisée en ce que sa surface solidifiée à découvert, exempte de retassement, est sensiblement plane.

   IV. Application du procédé selon la revendication I, au moulage de pièces de forme allongée et de dimensions bien déterminées, constituées d'une quantité déterminée de matière à point de fusion peu élevé.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le chauffage local précité est exercé par voie électromagnétique.

   2. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage local précité est obtenu par exposition à un rayonnement calorifique, et notamment infrarouge.

   3. Procédé selon la revendication I ou une des sousrevendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage local précité n'est exercé qu'en fin de solidification de la matière.

   4. Procédé selon la revendication I et la sous-revendioation 3, caractérisé en ce que le chauffage local précité débute lors de l'apparition du retassement à la surface libre de la matière.

   5. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le chauffage local précité se poursuit jusqu'à ce que la couche superficielle libre maintenue à l'état fluide soit sensiblement horizontale et d'épaisseur sensiblement constante.

   6. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le moule précité est de grande profondeur par rapport aux dimensions de ses sections horizontales.

   7. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le moule précité est mauvais conducteur de la chaleur.

   8. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que chaque pièce est coulée dans un moule individuel.

   9. Procédé selon la revendication I et la sous-revendi- cation 8, caractérisé en ce que le moule individuel précité est constitué par un étui de conditionnement de la pièce.

   10. Procédé selon la revendication I pour le moulage de bâtonnets de fard, caractérisé en ce que la matière est coulée à une température de l'ordre de 1000 C, et le chauffage local précité est effectué après refroidissement de la matière jusqu'à sensiblement la température ambiante.

   11. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 10, caractérisé en ce que le chauffage local précité est obtenu par exposition de la surface libre de la matière à un rayonnement infrarouge durant une minute environ.

   12. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce que les moyens de chauffage local précités sont constitués par une source de rayonnement électromagnétique.

   13. Dispositif selon la revendication II et la sousrevendication 12, caractérisé en ce que la source précitée émet un rayonnement calorifique, et notamment infrarouge.

   14. Dispositif selon la revendication II ou l'une des sous-revendications 12 et 13, caractérisé en ce que les moyens de chauffage local précités n'agissent qu'en fin de solidification de la matière.

   15. Dispositif selon la revendication II et la sousrevendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un organe convoyeur sur lequel les moules précités sont déposés en position de coulée pour refroidissement et soumis, sur une fraction au moins de leur parcours, à l'action des moyens de chauffage local précités.

   16. Dispositif selon la revendication II et la sousrevendication 15, caractérisé en ce que les moyens de chauffage local précités sont constitués par une rampe à rayonnement infrarouge sous laquelle les moulages précités sont entraînés par le convoyeur précité.

   17. Dispositif selon la revendication II et la sousrevendication 16, pour la fabrication de bâtonnets de fard, caractérisé en ce que les moules précités arrivent sous la rampe précitée après s'tre refroidis jusqu'à sensiblement la température ambiante.

   18. Dispositif selon la revendication II et la sousrevendication 17, caractérisé en ce que le parcours des moules sous la rampe précitée dure environ une minute.

   19. Dispositif selon la revendication II et la sousrevendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens assurant le refroidissement forcé des moules sur tout ou partie de leur parcours sur le convoyeur précité.

   20. Pièce moulée selon la revendication III, carac térisée en ce qu'elle est constituée par un bâtonnet de rouge à lèvres coulé en place dans son étui de conditionnement renversé.