CH627686A5 - Moule pour le moulage d'une matiere plastique par rayonnement u.h.f. et utilisation du moule. - Google Patents

Moule pour le moulage d'une matiere plastique par rayonnement u.h.f. et utilisation du moule. Download PDF

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Description

L'invention a pour objets un moule destiné au moulage d'une matière plastique expansée, par rayonnement UHF, ainsi qu'une utilisation de ce moule.
Le développement considérable de l'utilisation des mousses plastiques dans les domaines de la construction, de l'industrie du froid, de la fabrication des éléments insubmersibles, de l'emballage et du conditionnement, de l'aéronautique, etc., a eu pour conséquence que des progrès très importants ont été réalisés dans la mise au point des appareils et des procédés pour l'obtention de matières plastiques expansées.
Un premier pas important a été franchi par l'utilisation d'un champ haute fréquence pour fondre la résine (cf. en particulier les brevets français N°s 2149529,1217351,2045888,2186344, ou le brevet américain N° 3377653).
C'est surtout l'introduction de l'UHF, ou hyperfréquence (500 à 300000 MHz) ne nécessitant aucun circuit capacitif et ne provoquant aucun claquage, ledit champ hyperfréquence excitant une cavité résonnante ou un guide d'ondes résonnant (cf. brevets français Nos 76.01049 et 76.31899), qui a permis la fabrication de mousses plastiques d'une manière économique.
Ainsi, l'introduction simultanée de perles de matières plastiques, préalablement préexpansées, et d'eau dans un moule placé dans une cavité résonnante, comme décrit dans les brevets français cités plus haut, a créé des conditions qui permettent la formation de vapeur in situ et la parfaite soudure des perles entre elles, avec une bonne répartition des calories.
Ce procédé de moulage présente cependant un inconvénient: les moules utilisés sont des moules classiques en matériaux transparents au rayonnement hyperfréquence ou absorbant très faiblement ce rayonnement, ce qui a pour conséquence une absence d'homogénéité du chauffage et un accroissement des dépenses en énergie, dû au fait qu'il est nécessaire de réchauffer les parois du moule lors de chaque cycle de moulage.
La présente invention s'est par conséquent donné pour but de pourvoir à un moule qui réponde mieux aux nécessités de la pratique que les moules antérieurement connus, notamment en ce que le moule conforme à la présente invention assure un excellent gradient de température et en ce qu'il permette de réaliser une économie substantielle en énergie nécessaire pour fondre superficiellement la matière plastique contenue dans le moule.
Le moule suivant l'invention comprend les caractéristiques figurant dans la revendication 1.
L'utilisation de ce moule comprend les caractéristiques figurant dans la revendication 7.
Des formes de réalisation du moule et de son utilisation seront décrites, à titre d'exemple, en se référant aux dessins sur lesquels:
la fig. 1 est une vue de détail en coupe d'un moule conforme à la présente invention;
la fig. 2 est un schéma d'ensemble d'une installation pour le moulage d'objets en matières plastiques expansées, incluant une pluralité de moules conformes à la présente invention, et la fig. 3 est une vue schématique en.coupe d'une installation pour la fabrication d'objets moulés, tels que gobelets, par exemple, à parois minces.
La fig. 1 est une vue partielle en coupe d'un moule 4 dont l'empreinte 1 est réalisée en un matériau qui constitue une paroi absorbante du rayonnement UHF; cette empreinte est formée, de préférence, d'une couche de résine époxy contenant du noir de carbone conducteur aux fréquences UHF (par exemple Vulcan XC 72 R de Cabot), qui est ajouté à la résine dans une proportion de quelques pour-cent du poids de résine, avantageusement comprise entre 1 et 5% environ.
L'épaisseur de l'empreinte est ajustée en fonction de la quantité de calories voulue, et donc de l'épaisseur de la paroi de la pièce moulée. Il est généralement avantageux que l'épaisseur du revêtement qui constitue l'empreinte soit comprise entre 0,5 et 2 mm, bien qu'elle puisse varier en fonction des besoins.
Le 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 (tgS < 1 • 10 ~4 pour la fréquence f = 2,45 GHz). L'épaisseur du corps du moule, en résine renforcée de fibres de silice et/ou de verre, non absorbante du rayonnement UHF, est avantageusement comprise entre 3 et 5 mm, compte tenu des pressions de moulage.
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Une circulation 2 de fluide caloporteur constitué, par exemple, par de l'huile de silicone de type 47 V 10 Rhodorsil de Rhône-Poulenc, est prévue à l'intérieur du corps 3 du moule, étant entendu que ladite circulation de fluide caloporteur peut également être réalisée sous forme de chemisage extérieur du moule.
Le refroidissement externe du moule est avantageusement réalisé à l'aide d'air forcé, par exemple en montant des ailettes (non représentées) sur les parois externes du moule.
La fig. 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 présente invention. L'installation représentée à la fig. 2 comprend une presse comportant une partie mobile 3 (mue par exemple par un vérin pneumatique) et une partie fixe 7.
Une cavité résonnante 11 est montée sur ladite presse entre les parties 6 et 7. La partie fixe 7 de la presse est excitée par un guide d'ondes UHF 9, alimenté par un générateur UHF (non représenté), tandis que la partie mobile 6 reçoit une partie du moule.
Dans cette 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 rôle d'assurer le calage d'épaisseur. Un brasseur de champ UHF 10 est monté à la sortie du guide d'ondes UHF 9, dans la cavité résonnante 11, pour éviter la formation d'ondes stationnaires, en association avec un déflecteur 8.
La matière plastique en perles, éventuellement préexpansées, et contenant éventuellement un agent de gonflement, est introduite dans l'injecteur de matière 5 dans les moules 4 conformes à l'invention. L'injecteur de matière 5 est de préférence réalisé en matériau à faibles pertes diélectriques.
Il y a lieu de remarquer que toute matière plastique expansible peut être moulée dans l'installation décrite; on peut indiquer, à titre d'exemples non limitatifs comme matières plastiques expansibles moulables dans ladite installation, le polystyrène, le polyéthylène, le polyuréthanne expansibles.
Une distance minimale doit être respectée entre les moules et la paroi de la cavité résonnante; il s'est avéré que cette distance minimale peut avantageusement être de 65 mm.
Le circuit du fluide caloporteur 13 est également réalisé de préférence en matériau à faibles pertes diélectriques, de même que le circuit d'air comprimé 14 utilisé pour l'éjection des objets moulés.
L'installation représentée à la fig. 3 constitue un exemple d'application du moule conforme à l'invention à la fabrication d'objets à parois minces, tels que des gobelets 18. Les perles de matières plastiques sont introduites par l'injecteur de matière 15 entre les empreintes 1 d'un moule en deux parties, mâle et femelle, 16 et 17, lequel est placé, comme le moule représenté à la fig. 2, dans une presse sur laquelle est montée une cavité résonnante alimentée en rayonnement UHF.
Dans l'exemple représenté, les empreintes en matériau absorbant ont une épaisseur de 0,8 mm. L'alimentation éventuelle en liquide polaire (par exemple l'eau) s'effectue par des injecteurs mobiles (non
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représentés), étant noté que le moulage des matières plastiques conformément à la présente invention peut être réalisé sans introduire de liquide polaire, dans le cas du moulage d'objets à parois minces. Le refroidissement du moule s'effectue par convection d'air forcé, qui peut avantageusement être introduit également par des injecteurs mobiles (non représentés).
A titre d'exemple non limitatif, une installation comprenant 8 moules montés en carrousel, et comportant chacun 6 empreintes, permet d'obtenir, en un cycle d'une durée de 45 s, 3840 gobelets/h pesant chacun environ 2 g, pour 7,6 kg de matière transformée, la puissance micro-ondes totale presse + préexpanseur étant de 2,5 kW.
Les parties mécaniques des installations décrites, telles que les injecteurs de matière plastique 5 et 15, le circuit du fluide caloporteur 13 et le circuit d'air comprimé 14 sont réalisées de préférence en matériau à faibles pertes diélectriques, par exemple en polytétra-fluoréthylène (connu sous la dénomination commerciale de Téflon) et/ou en vitrocéramiques.
L'installation représentée aux dessins et décrite dans ce qui précède, dans laquelle sont introduites les perles de matière plastique, avantageusement préalablement expansées, et contenant éventuellement un agent de gonflement, dans les moules 4 ou 16-17 transparents au rayonnement UHF, éventuellement simultanément avec un liquide polaire, tel que de l'eau par exemple, pour obtenir la formation de vapeur in situ, nécessaire à la soudure des perles, assure une bonne répartition des calories grâce 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 UHF et la restitue sous forme de chaleur, par conduction, à la matière plastique à mouler, contenue dans l'empreinte ou les empreintes.
De ce fait, le moule conforme à l'invention, à empreinte absorbant le rayonnement UHF, évite la formation de condensats de vapeur sur les parois, ce qui, associé au fait que ces dernières sont très minces et absorbent le rayonnement UHF, raccourcit le cycle de refroidissement, d'où une économie considérable en temps et en énergie.
D'autres avantages du moule conforme à la présente invention résident dans le fait qu'il est d'un prix de revient industriel très faible (il peut être réalisé par simple coulée) et une installation du type carrousel pourra produire 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 avantage, et non des moindres, du procédé conforme à l'invention réside dans la réduction considérable de la durée de changement du moule, du fait de la grande simplicité de mise en action.
Le procédé conforme à la présente invention permet en outre le moulage d'objets à parois minces d'excellente qualité, par le procédé dit à parois sèches, en l'absence de liquide polaire.
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Claims (13)

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1. Moule destiné au moulage d'une matière plastique expansée, par rayonnement UHF, caractérisé en ce que la partie du moule qui est en contact avec la matière plastique à mouler est réalisée en un matériau présentant des pertes diélectriques élevées, absorbant le rayonnement UHF, et en ce que le corps du moule est réalisé en un matériau non absorbant du rayonnement UHF.
2. Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau absorbant le rayonnement UHF est constitué par une couche de résine contenant une faible proportion, de préférence entre 1 à 5%, de noir de carbone conducteur aux fréquences UHF.
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REVENDICATIONS
3. Moule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps du moule est réalisé en une résine chargée de fibres de silice pure et/ou de verre, à faible angle de perte.
4. Moule selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps du moule comporte des moyens de circulation de fluide caloporteur à faibles pertes diélectriques et haute chaleur massique, par exemple sous la forme d'un chemisage du corps du moule.
5. Moule selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de refroidissement par circulation d'air forcé sur ses parois externes, par exemple des ailettes disposées sur les parois externes du moule.
6. Moule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est réalisé en deux parties, mâle et femelle.
7. Utilisation du moule selon la revendication 1, pour mouler une matière plastique expansée, caractérisée en ce qu'on place au moins un moule dans une cavité résonnante aux fréquences UHF, la cavité étant montée sur une presse, qu'on introduit des perles de matière plastique dans le ou les moules, et qu'on soumet le ou les moules à l'action d'un rayonnement UHF introduit dans la cavité pendant un temps déterminé, pour mouler la matière plastique en contact avec la couche de matériau du ou des moules absorbant une partie de l'énergie UHF et la restituant à la matière plastique sous forme de chaleur, par conduction.
8. Utilisation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'on excite l'une des deux parties, fixe et mobile, d'une presse par un guide d'ondes UHF, l'autre partie recevant le ou les moules, et qu'on dispose le ou les moules par rapport à la paroi de la cavité résonnante de manière que les moules se trouvent à une distance minimale de la paroi de la cavité.
9. Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'on brasse le champ électromagnétique à la sortie du guide d'ondes, dans la cavité résonnante, pour éviter des ondes stationnaires.
10. Utilisation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'on guide le rayonnement UHF vers l'endroit où l'on brasse le champ électromagnétique, par exemple en le déviant.
11. Utilisation selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisée en ce qu'on alimente le ou les moules de fluide caloporteur et d'air comprimé, moyennant des circuits d'alimentation en matière plastique, en matériau à faibles pertes diélectriques, par exemple en polytétrafluoréthylène et/ou en vitrocéramiques.
12. Utilisation selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce qu'on introduit, dans le ou les moules, des perles de matière plastique contenant un agent de gonflement et/ou préalablement préexpansées.
13. Utilisation selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisée en ce qu'on introduit les perles de matière plastique dans le ou les moules en même temps qu'un liquide polaire, par exemple de l'eau.
CH901678A 1977-09-09 1978-08-25 Moule pour le moulage d'une matiere plastique par rayonnement u.h.f. et utilisation du moule. CH627686A5 (fr)

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