FR2828058A1

FR2828058A1 - Presse et procede pour le refroidissement pilote d'au moins une pressee

Info

Publication number: FR2828058A1
Application number: FR0109847A
Authority: FR
Inventors: Laurent Audouard; Emmanuel Angignard; Didier Bloch; Christine Nayoze
Original assignee: DELTA LAM
Current assignee: DELTA LAM
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2003-01-31

Abstract

L'invention concerne une presse (1) pour le refroidissement piloté d'au moins une pressée (10) constituée d'une pluralité de modules, chaque module étant formé de couches isolantes prises en sandwich entré des plaques électriquement conductrices, elles-mêmes emprisonnées entre des plaques thermiquement conductrices en débord de l'empilement. Cette presse est caractérisée en ce que son châssis est équipé d'au moins deux caissons (3A, 3B) de soufflage de fluide de refroidissement logés à l'intérieur d'une chambre (14) et disposés en opposition, la face de soufflage de chaque caisson (3A, 3B) étant disposée parallèle à la tranche de la pressée (10) et s'étendant au-delà de ladite tranche pour débiter un flux de fluide de refroidissement entre les canaux formés par les surfaces radiantes en débord des plaques thermiquement conductrices.

Description

Presse et procédé pour le refroidissement piloté d'au moins une pressée La présente invention concerne une presse et un procédé pour le refroidissement piloté d'au moins une pressée.

Une pressée est constituée d'une pluralité de modules superposés. Chaque module est formé de couches isolantes à base de matériau polymérisable, telles que des tissus de verre pré-imprégnés avec une résine. Ces couches sont prises en sandwich entre des plaques électriquement conductrices, telles que des plaques de cuivre, qui permettent un chauffage direct par effet joule, en particulier lors de l'opération de pressage à chaud, en vue de la polymérisation des résines. Ces plaques électriquement conductrices sont elles-mêmes emprisonnées entre des plaques thermiquement conductrices, telles que des plaques d'aluminium, en débord de l'empilement. Chaque stratifié cuivré, ainsi formé entre les plaques d'aluminium, constitue le composant de base d'un circuit imprimé multicouches.

Jusqu'à présent, le refroidissement de telle pressées, après polymérisation de la résine par pressage à chaud, nécessite un temps de latence supérieur à 6 heures. Par

ailleurs, malgré cette faible vitesse de refroidissement, on constate des défauts de planéité des stratifiés obtenus.

Ces inconvénients sont dus à un soufflage continu à faible débit d'un fluide de refroidissement dont le flux n'est pas orienté de manière spécifique de telle sorte que la pressée présente des écarts de température importants d'un point à un autre de la pressée, en particulier entre un point haut et un point bas de la pressée, écart de température qui engendrent les défauts de planéité précités.

Un but de la présente invention est de proposer une presse pour le refroidissement d'une pressée dont la conception permet d'utiliser la tranche d'une partie des plaques constitutives de la pressée à la manière d'ailettes d'un radiateur.

Un autre but de la présente invention est de proposer une presse du type précité dont la conception permet une circulation du fluide de refroidissement sur le périmètre de la pressée avec un même débit en tout point de la pressée de manière à éviter tout écart de température significatif.

Un autre but encore de la présente invention est de proposer une presse du type précité dont la conception permet de prendre en considération les caractéristiques techniques des matières, en particulier polymérisables, constitutives de la presse.

Encore un autre but de la présente invention est de proposer une presse du type précité dont la conception permet de refroidir une pressée de 180 C à 60 C en moins de trois heures.

Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de refroidissement d'une pressée dont la mise en oeuvre permet un refroidissement automatique en l'absence de tout opérateur, une fois la pressée chargée à

l'intérieur d'une presse.

A cet effet, l'invention a pour objet une presse pour le refroidissement piloté d'au moins une pressée constituée d'une pluralité de modules superposés, chaque module étant formé de couches isolantes à base de matériau polymérisable prises en sandwich entre des plaques électriquement conductrices, elles-mêmes emprisonnées entre des plaques thermiquement conductrices en débord de l'empilement, cette presse comportant deux plateaux de presse parallèles dont l'un au moins est mobile sous l'action d'un vérin, caractérisée en ce que le châssis de la presse est équipé d'au moins deux caissons de soufflage de fluide de refroidissement logés au moins partiellement à l'intérieur d'une chambre et disposés en opposition, la face de soufflage de chaque caisson étant disposée parallèle à la tranche de la pressée et s'étendant au-delà de ladite tranche pour débiter un flux de fluide de refroidissement entre les canaux formés par les surfaces radiantes en débord des plaques thermiquement conductrices.

Le positionnement et la dimension relatifs de la face de soufflage du caisson de soufflage de la presse et de la tranche de la pressée permettent l'utilisation des plaques thermiquement conductrices de la pressée à la manière d'ailettes de radiateur de manière à assurer un refroidissement efficace et homogène de la pressée sur toute la périphérie de cette dernière.

L'invention a encore pour objet un procédé pour le refroidissement piloté d'au moins une pressée constituée d'une pluralité de modules, chaque module étant formé de couches isolantes à base de matériau polymérisable prises en sandwich entre des plaques électriquement conductrices, elles-mêmes emprisonnées entre des plaques thermiquement conductrices en débord de l'empilement, au moyen d'une presse comportant au moins deux plateaux de presse parallèles dont l'un est mobile sous l'action d'un vérin,

caractérisé en ce qu'on dispose la pressée à l'intérieur d'une chambre de la presse équipée d'au moins deux caissons de soufflage disposés en opposition de telle sorte que la face de soufflage de chaque caisson est disposée parallèle à la tranche de la pressée et s'étend au-delà de ladite tranche, en ce qu'on soumet la pressée à une pression continue par rapprochement des plateaux de presse et en ce qu'on débite, à travers la face de soufflage des caissons de soufflage, un flux de fluide de refroidissement entre les canaux formés par les surfaces radiantes en débord des plaques thermiquement conductrices de la pressée et en ce qu'on asservit le débit de fluide de refroidissement des caissons de soufflage à la température relevée sur la pressée.

L'adaptation de la vitesse de soufflage du fluide de refroidissement à la température de la pressée en tenant compte de la spécificité des matériaux, en particulier des résines constitutives de certaines couches de la pressée, permet de ne pas bouleverser les caractéristiques techniques des produits constitutifs de la pressée pendant le refroidissement.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue schématique de face

d'une presse conforme à l'invention ; 01 la figure 2 représente une vue schématique de la presse de la figure 1 à l'état fermé de la chambre supérieure de la presse ; la figure 3 représente une vue schématique de dessus d'une presse conforme à l'invention ; la figure 4 représente une vue schématique en

perspective d'un caisson de soufflage conforme à l'invention, la face du dessus ayant été enlevée ; les figures 5 à 9 représentent des vues schématiques partielles de grille positionnée à l'intérieur du caisson de la figure 4 et la figure 10 représente une vue schématique d'une pressée susceptible d'être refroidie au moyen d'une presse conforme à l'invention.

La presse 1, objet de l'invention, permet le refroidissement piloté d'au moins une pressée 10 conforme à celle représentée partiellement à la figure 10. Comme mentionné ci-dessus, cette pressée 10 est constituée d'une pluralité de modules 10A superposés. Certaines pressées comportent plus de cinquante modules pouvant atteindre une hauteur totale de 200 à 250 mm. Chaque module 10A est formé, comme l'illustre la figure 10, de couches 11 isolantes à base de matériau polymérisable tel qu'un tissu de verre pré-imprégné de résine. Ces couches isolantes, disposées de part et d'autre d'une couche interne 11A, sont prises en sandwich entre des plaques 12 électriquement conductrices, généralement en cuivre, elles-mêmes emprisonnées entre des plaques 13 thermiquement conductrices en débord de l'empilement. Ces plaques 13 peuvent être réalisées en aluminium. L'ensemble des modules 10A est ensuite logé à l'intérieur de deux plaques 18 ajourées à section sensiblement en forme de U également réalisées en aluminium. La pressée 10 ainsi réalisée peut ensuite être disposée à l'intérieur d'une chambre 14 ou enceinte de refroidissement de la presse 1. Cette pressée est comprimée par l'intermédiaire de deux plateaux 2A, 2B de presse. Ces plateaux, constituant respectivement la face du dessus et la face du dessous de la chambre 14 de la presse, s'étendent parallèlement l'un par rapport à l'autre. L'un au moins desdits plateaux est mobile sous l'action d'un vérin 8. Dans les exemples représentés aux

figures 1 et 2, le plateau 2A inférieur de la chambre 14 de la presse est un plateau mobile tandis que la plateau 2B supérieur est un plateau stationnaire. Chaque plateau 2A, 2B est généralement constitué d'une plaque d'isolation doublée extérieurement d'une plaque d'acier. Les plaques d'isolation évitent ainsi toute transmission de la température de la pressée au châssis de la presse 1. Le plateau 2A de presse mobile, constituant le plateau inférieur de la presse, est constitué d'un plateau ajouré au travers des ouvertures duquel font saillie des convoyeurs 19 à rouleaux qui facilitent l'introduction de la pressée à l'intérieur de la chambre 14 de réception de la pressée constituant l'enceinte de refroidissement de la presse 1. La ou chaque chambre 14 de réception d'une pressée 10 de la presse 1 est obturée par un volet 9 roulant pour fermer l'enceinte de refroidissement pendant l'opération de refroidissement.

Le vérin 8 est quant à lui positionné sous le plateau 2A de presse inférieur mobile. Ce vérin 8 est de préférence un vérin pneumatique se présentant sous forme d'une vessie gonflable.

La mise en pression obtenue au moyen des plateaux de presse doit être maintenue pendant toute la durée du refroidissement. La pression est généralement de l'ordre de 0,7 bar au cm2 pour obtenir des résultats de planéité inférieur à 0,3 mm au dm2.

Outre ces deux plateaux 2A, 2B de presse, la presse 1 comporte encore au moins deux caissons 3A, 3B de soufflage de fluide de refroidissement logés au moins partiellement à l'intérieur de la chambre 14 de réception de la pressée, elle-même délimitée au moyen du châssis de la presse 1. Ces caissons 3A, 3B de soufflage sont disposés en regard comme l'illustre la figure 3, la face 5 de soufflage de chaque caisson 3A, 3B étant disposée parallèle à la tranche de la pressée 10 et s'étendant au-delà de ladite tranche-de part

et d'autre de cette dernière. Ainsi, le flux de fluide de refroidissement, débité par la face 5 de soufflage de chaque caisson, diffuse entre les canaux 15 formés par les surfaces radiantes en débord des plaques 13 thermiquement conductrices de la pressée. Il en résulte un refroidissement homogène de l'ensemble de la pressée sur tout son périmètre.

Pour son fonctionnement, chaque caisson 3A, 3B de soufflage est alimenté par une turbine 4A, 4B de fluide de refroidissement comme l'illustre la figure 3. Ainsi, dans le cas où la presse 1 comporte au moins deux étages 1A, 1B de pression, comme représenté à la figure 1, la presse comportera quatre caissons de soufflage, à savoir deux par étage ainsi que quatre turbines de soufflage, à savoir deux par étage, chaque turbine alimentant un caisson.

Pour permettre une alimentation de la pressée par un fluide de refroidissement avec un même débit en tout point de la surface à refroidir, il est nécessaire de concevoir une architecture spécifique du caisson. Cette architecture est conforme à celle représentée aux figures 4 à 9. Ainsi, chaque caisson 3A, 3B est formé, à l'exception de sa face 5 de soufflage, de parois étanches, l'une des parois comportant l'entrée 16 de fluide de refroidissement à l'intérieur du caisson, cette entrée 16 étant reliée à la turbine de soufflage de fluide de refroidissement. Ainsi, chaque caisson 3A, 3B possède deux chambres 6A, 6B de tranquillisation et d'égalisation de pression. Ces chambres 6A, 6B sont séparées par une cloison 7 s'étendant obliquement dans le volume du caisson pour créer, côté entrée 16 du fluide de refroidissement dans le caisson, une première chambre 6A de section croissante en s'éloignant de l'entrée 16 du fluide de refroidissement, cette première chambre communiquant, par l'intermédiaire de la cloison 7, avec une seconde chambre 6B de section croissante en direction de l'entrée 16 de fluide de refroidissement. Le flux de refoulement égalisé est ensuite soumis à une action

de répartition au travers d'au moins une grille 17A, 17B, 17C, 17D à volet pour diriger le fluide de refroidissement en direction des canaux 15 de la pressée 10 avec un même débit en tout point de la surface à refroidir. En d'autres termes, chaque caisson 3A, 3B est compartimenté au moyen d'une cloison 7 qui s'étend le long de l'axe longitudinal dudit caisson en s'écartant depuis l'entrée 16 de fluide de refroidissement à l'intérieur dudit caisson, en direction de sa face opposée, de la face 5 de soufflage pour conférer à la cloison 7 une orientation oblique de manière à délimiter deux chambres, l'une de section croissante, l'autre de section décroissante, la chambre de section croissante étant délimitée pour l'une de ses faces par la face 5 de soufflage tandis que la chambre de section décroissante présente l'une de ses faces délimitée par la face arrière du caisson.

Comme l'illustre en particulier la figure 4, la ou les grilles 17A, 17B, 17C, 17D de répartition constituent la face 5 de soufflage du caisson 3A, 3B. Ainsi, chaque caisson 3A, 3B comporte au moins deux grilles 17A, 17B ou 17B, 17C de répartition dont les volets se coupent perpendiculairement pour conférer au flux de fluide de refroidissement une orientation particulière. On note également que les volets d'une même grille 17A, 17B, 17C sont inclinés ou perpendiculaires par rapport à la face 5 de soufflage. De même, les volets d'une même grille présentent entre eux un écartement variable. Cette disposition particulière des volets permet d'obtenir un flux de fluide diffusé dans les canaux 15 de la pressée en tout point identique et homogène sur tout le périmètre de la pressée. Chaque caisson de soufflage permet d'alimenter un demi-périmètre de la pressée. Les températures obtenues ont pu être contrôlées au moyen d'un thermocouple et démontrent qu'avec une telle architecture de caisson, les températures de refroidissement de la pressée demeurent homogènes y compris entre des points haut et bas de la pressée.

La cloison 7 de communication entre première et seconde chambres est quant à elle constituée de la combinaison d'une grille 7A perforée coopérant avec une grille 7B à lamelles. Ainsi, grâce à la conception des caissons de soufflage, on obtient une circulation du fluide de refroidissement sur le périmètre de la pressée de façon égale tout en utilisant la tranche des plaques thermiquement conductrices comme ventilateur.

Il est à noter que, en ce qui concerne les turbines 4A, 4B de soufflage, la prise d'air s'effectue directement dans l'air ambiant sans système de filtration. En effet, le fait de maintenir la pressée en pression mécanique constante permet de se dispenser d'un dispositif de filtration puisqu'aucune pollution éventuelle due à des particules n'est à craindre.

Enfin, pour adapter les vitesses de soufflage à la composition de la pressée, en particulier en tenant compte de la spécificité du tissu pré-imprégné de résine, la presse 1 est pourvue de capteurs de température de la pressée 10. Ces capteurs de température permettent d'asservir le débit de fluide de refroidissement des caissons 3A, 3B de soufflage à la température relevée sur la pressée 10. Ainsi, généralement, chaque pressée est pré- équipée d'un thermocouple qu'il suffit, au moment de sa mise en place à l'intérieur de la presse, de raccorder à un appareil de prise de température. En fonction de la température mesurée, le débit du fluide de refroidissement est ajusté, en particulier par régulation de la vitesse de soufflage des turbines. On régule ainsi le débit du fluide de refroidissement des caissons de soufflage pour obtenir, dans un premier temps, une baisse de température de la

pressée 10 comprise entre 0, 05 et 0, 7 C par minute, de préférence voisine de 0, 2 C par minute, jusqu'à obtention d'une température de la pressée inférieure ou égale à la température de fusion des matériaux polymérisables puis,

dans un second temps, une baisse de température de la pressée comprise entre 0, 9 et 1, 7 C par minute, de préférence voisine de 1, 2 C par minute. Bien évidemment, ces vitesses de chute de température peuvent varier en fonction des matières constitutives de la pressée. Le refroidissement total de la pressée est de l'ordre de 3 heures et correspond à une baisse moyenne de température de 0, 45 C par minute. La chute de la température, exprimée en OC par minute, est généralement prédéterminée et mémorisée à l'intérieur d'un automate qui, en fonction des valeurs mesurées par l'appareil de prise de température, ajuste le débit du fluide de refroidissement des turbines de soufflage. Il est à noter que les matériaux polymérisables constitutifs de la pressée sont généralement introduits à l'intérieur de la presse à une température proche de 1800C à 2000C en fonction de la température de sortie de la presse chaude. On adopte alors un refroidissement très lent pour éviter un choc thermique jusqu'à ce que la pressée atteigne une température proche de la température de fusion des résines. On peut ensuite accélérer la vitesse de refroidissement de la pressée jusqu'à une température légèrement inférieure à la température de polymérisation des résines.

L'utilisation d'une telle presse est extrêmement simple. Ainsi, l'utilisateur, après avoir introduit la pressée à l'intérieur de l'une des chambres de la presse et connecté le thermocouple de la pressée à un appareil de prise de température, choisit, en fonction des matériaux constitutifs de la résine, la vitesse de refroidissement qu'il souhaite voir observer. Une fois les données mémorisées, un automate gère automatiquement le débit de fluide de refroidissement fourni par les turbines et alimentant les caissons de soufflage et régule ce débit en fonction de la température mesurée. Ce contrôle peut s'effectuer de manière entièrement automatique en l'absence de tout opérateur. Une fois l'opération de refroidissement terminée, il suffit d'extraire la pressée de la presse

avant de pouvoir immédiatement réintroduire une nouvelle pressée à refroidir. La pressée refroidie repart quant à elle dans le processus de fabrication. Une telle presse, associée au procédé précité, permet ainsi un refroidissement total de la pressée en environ 3 heures, ce qui correspond à un temps de refroidissement divisé par deux par rapport aux temps couramment pratiqués dans l'état de la technique. Malgré un temps de refroidissement plus court, les essais ont démontré que la pressée était exempte de tout défaut de planéité.

Claims

REVENDICATIONS 1. Presse (1) pour le refroidissement piloté d'au moins une pressée (10) constituée d'une pluralité de modules superposés, chaque module étant formé de couches (11) isolantes à base de matériau polymérisable prises en sandwich entre des plaques (12) électriquement conductrices, elles-mêmes emprisonnées entre des plaques (13) thermiquement conductrices en débord de l'empilement, cette presse comportant deux plateaux (2A, 2B) de presse parallèles dont l'un (2A) au moins est mobile sous l'action d'un vérin (8), caractérisée en ce que le châssis de la presse (1) est équipé d'au moins deux caissons (3A, 3B) de soufflage de fluide de refroidissement logés au moins partiellement à l'intérieur d'une chambre (14) et disposés en opposition, la face (5) de soufflage de chaque caisson (3A, 3B) étant disposée parallèle à la tranche de la pressée (10) et s'étendant au-delà de ladite tranche pour débiter un flux de fluide de refroidissement entre les canaux (15) formés par les surfaces radiantes en débord des plaques (13) thermiquement conductrices.
2. Presse (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque caisson (3A, 3B) possède deux chambres (6A, 6B) de tranquillisation et d'égalisation de pression, ces chambres (6A, 6B) étant séparées par une cloison (7) s'étendant obliquement dans le volume du caisson pour créer, côté entrée (16) du fluide de refroidissement dans le caisson, une première chambre (6A) de section croissante en s'éloignant de l'entrée (16) de fluide de refroidissement communiquant, par l'intermédiaire de la cloison (7), avec une seconde chambre (6B) de section croissante en direction de l'entrée (16) du fluide de refroidissement, le flux de refoulement égalisé étant soumis à une action de répartition au travers d'au moins une grille (17A, 17B, 17C, 17D) à volet pour diriger le fluide de refroidissement en direction des canaux (15) de

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la pressée (10) avec un même débit en tout point de la surface à refroidir.
3. Presse (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la ou les grilles (17A, 17B, 17C, 17D) de répartition constituent la face (5) de soufflage du caisson (3A, 3B).
4. Presse (1) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chaque caisson (3A, 3B) comporte au moins deux grilles (17A, 17B) ; (17B, 17C) de répartition dont les volets se coupent perpendiculairement.
5. Presse (1) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les volets d'une même grille (17A, 17B, 17C) sont inclinés ou perpendiculaires à la face (5) de soufflage.
6. Presse (1) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les volets présentent entre eux un écartement variable.
7. Presse (1) selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la cloison (7) de communication entre première et seconde chambres est constituée de la combinaison d'une grille (7A) perforée coopérant avec une grille (7B) à lamelles.
8. Presse (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la presse (1) est pourvue d'au moins un capteur de température de la pressée (10) pour asservir le débit du fluide de refroidissement des caissons (3A, 3B) de soufflage à la température relevée sur la pressée (10).
9. Presse (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque caisson (3A, 3B) de soufflage est alimenté par une turbine (4A, 4B) de fluide de refroidissement.

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10. Presse (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'il est prévu, pour actionner le plateau (2A) mobile de presse, un vérin (8) pneumatique se présentant sous forme d'une vessie gonflable.
11. Presse (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux étages (lA, 1B) de pression.
12. Presse (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la ou chaque chambre (14) de réception d'une pressée (10) de la presse (1) est obturée par un volet (9) roulant pour fermer l'enceinte de refroidissement pendant l'opération de refroidissement.
13. Procédé pour le refroidissement piloté d'au moins une pressée constituée d'une pluralité de modules, chaque module étant formé de couches isolantes à base de matériau polymérisable prises en sandwich entre des plaques électriquement conductrices, elles-mêmes emprisonnées entre des plaques thermiquement conductrices en débord de l'empilement, au moyen d'une presse en particulier conforme à l'une des revendications 1 à 12, comportant au moins deux plateaux de presse parallèles dont l'un est mobile sous l'action d'un vérin, caractérisé en ce qu'on dispose la pressée (10) à l'intérieur d'une chambre de la presse équipée d'au moins deux caissons de soufflage disposés en opposition de telle sorte que la face de soufflage de chaque caisson est disposée parallèle à la tranche de la pressée et s'étend au-delà de ladite tranche, en ce qu'on soumet la pressée (10) à une pression continue par rapprochement des plateaux de presse, en ce qu'on débite, à travers la face de soufflage des caissons de soufflage, un flux de fluide de refroidissement entre les canaux formés par les surfaces radiantes en débord des plaques thermiquement conductrices de la pressée et en ce qu'on asservit le débit de fluide de

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refroidissement des caissons de soufflage à la température relevée sur la pressée (10).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on régule le débit de fluide de refroidissement des caissons de soufflage pour obtenir, dans un premier temps, une baisse de température de la pressée (10) comprise entre 0,05 et 0, 7 C par minute, de préférence voisine de 0, 2 C par minute, jusqu'à obtention d'une température de la pressée inférieure ou égale à la température de fusion des matériaux polymérisables puis, dans un second temps, une baisse de température de la pressée comprise entre 0,9 et 1, 7 C par minute, de préférence voisine de 1, 2 C par minute.