FR2576544A1 - Process for manufacturing hollow articles by moulding, device for the implementation of this process and products obtained. - Google Patents

Abstract

Process for manufacturing hollow articles by moulding, especially multi-walled articles made from polymerised material. A suitable quantity of liquid moulding material is injected into a hollow mould 6 and the mould is rotated about a first spindle 5 which is itself rotationally driven about a second spindle 3. The moulding material coats the internal walls of the mould and cures therein while the rotations continue. Successive layers of different materials can be disposed. Application to the production of a one-piece acoustic chamber supporting a loudspeaker.

Description

La présente invention est relative à un procédé de fabrication par moulage d'objets creux, plus particulièrement d'objets creux dont la surface extérieure est soumise à des spécifications serrées de dimensions et d'aspect, alors que la surface intérieure est astreinte à des spécifications comportant des tolérances plus larges. The present invention relates to a method of manufacturing by molding hollow objects, more particularly hollow objects whose outer surface is subject to tight specifications of dimensions and appearance, while the inner surface is subject to specifications with wider tolerances.

L'invention a été mise au point pour résoudre le problème de la fabrication d'enceintes destinées à supporter des haut-parleurs, mais elle peut trouver des applications dans des domaines très différents, parmi lesquels on peut trouver les réservoirs de carburant pour véhicules, les casques de motocyclistes, les récipients calorifiques pour chauffe-eau, etc.. The invention was developed to solve the problem of manufacturing speakers intended to support loudspeakers, but it can find applications in very different fields, among which one can find fuel tanks for vehicles, motorcycle helmets, heat containers for water heaters, etc.

L'obtention d'objets creux par moulage présente, par rappport à la technique ancienne comportant un assemblage, des avantages excellents qui résultent de l'obtention directe d'un objet d'une seule pièce. Le moulage traditionnel exige l'emploi de deux moules, un moule extérieur, généralement en deux pièces, et un contre-moule intérieur maintenu pendant . le moulage dans une position bien définie pour former, avec le moule extérieur, un vide qu'on remplit avec la matière de moulage. Divers artifices sont utilisés pour maintenir le moule extérieur en place; on peut faire appel à des cales, ou bien à une baudruche gonflable. Ces artifices sont générateurs de complication. Obtaining hollow objects by molding has, compared to the old technique comprising an assembly, excellent advantages which result from the direct obtaining of an object in one piece. Traditional molding requires the use of two molds, an outer mold, generally in two pieces, and an inner counter-mold kept hanging. molding in a well-defined position to form, with the outer mold, a void which is filled with the molding material. Various devices are used to hold the exterior mold in place; we can use wedges, or an inflatable balloon. These devices generate complications.

On connait des procédés de moulage selon lesquels on s'affranchit de la nécessité du contre-moule : par exemple, il est connu de fabriquer des tubes par coulée de métal à l'intérieur d'un moule cylindrique tournant autour de son axe, le métal se fige en étant plaqué contre la face intérieure du moule par la pesanteur et/ou par la force centrifuge; cette technique aboutit normalement à l'obtention de pièces tubulaires ouvertes à leurs extrémités. There are known molding methods according to which one overcomes the need for the counter-mold: for example, it is known to manufacture tubes by casting metal inside a cylindrical mold rotating around its axis, the metal freezes when pressed against the inside of the mold by gravity and / or by centrifugal force; this technique normally results in obtaining tubular parts open at their ends.

Le but de l'invention est de fournir un procédé de moulage par introduction d'une matière de moulage à l'état liquide dans un moule, suivi du durcissement de cette matière dans le moule pendant qu'il tourne,
le moule étant ouvert après le durcissement de la matière, et qui permette d'obtenir des objets creux ou avec une ouverture unique, de petites dimensions, ouverts d'un
seul côté, ou même totalement fermés.The object of the invention is to provide a molding process by introducing a molding material in the liquid state into a mold, followed by the hardening of this material in the mold while it is rotating,
the mold being opened after hardening of the material, and which makes it possible to obtain hollow objects or with a single opening, of small dimensions, open from a
single side, or even completely closed.

Le résultat est obtenu par le fait que - on introduit la matière de moulage dans un état où
elle présente une viscosité suffisante pour s'étaler
sur les parois intérieures du moule en formant un
revêtement de l'épaisseur voulue, - on soumet le moule, après l'introduction de la matière
de moulage et jusqu' à son durcissement à un mouvement
de rotation autour d'un premier axe, cet axe tournant
lui-même autour d'un second axe non parallèle au
premier.The result is obtained by the fact that - the molding material is introduced in a state where
it has sufficient viscosity to spread
on the interior walls of the mold, forming a
coating of the desired thickness, - the mold is subjected, after the introduction of the material
molding and until it hardens to a movement
of rotation around a first axis, this rotating axis
itself around a second axis not parallel to the
first.

Par "durcissement" de la matière de moulage, on entend le fait que celle-ci atteint une viscosité assez élevée pour qu'elle ne s 'écoule pas sensiblement le long d'une paroi du moule pendant le temps où celleci est verticale. La matière de moulage peut alors avoir conservé un état légèrement mou, permettant l'adhérence d'un revêtement intérieur, ou bien être souple à la façon du cuir. By "hardening" of the molding material is meant the fact that it reaches a viscosity high enough that it does not flow substantially along a wall of the mold during the time when it is vertical. The molding material may then have retained a slightly soft state, allowing the adhesion of an interior coating, or else be flexible in the manner of leather.

De préférence, le premier axe de rotation ou axe "mené" est dans un plan perpendiculaire au second axe, ou axe "menant" et tourne dans ce plan. Preferably, the first axis of rotation or "driven" axis is in a plane perpendicular to the second axis, or "leading" axis and rotates in this plane.

Avantageusement, l'axe menant est horizontal, si bien que l'axe mené tourne dans un plan vertical
On observera à ce propos que, si les vitesses de rotation des deux axes sont les mêmes, ce sont toujours les mêmes côtés du moule qui se trouvent au-dessus et au-dessous lorsque l'axe mené se trouve dans le plan horizontal après un demi-tour. On peut donc obtenir ainsi un objet creux ouvert d'un seul côté. Si les vitesses de rotation sont différentes, on peut obtenir un objet creux dont toutes les faces sont fermées.Advantageously, the driving axis is horizontal, so that the driven axis rotates in a vertical plane
It will be observed in this connection that, if the rotational speeds of the two axes are the same, it is always the same sides of the mold which are above and below when the driven axis is in the horizontal plane after a turn around. We can thus obtain a hollow object open on one side. If the rotational speeds are different, a hollow object can be obtained, all the faces of which are closed.

On conçoit qu'on dispose d'un procédé d'une grande souplesse, dans lequel, en agissant sur la position des axes et sur les vitesses de rotation respectives, on peut obtenir à volonté des résultats différents en ce qui concerne les épaisseurs de matière moulée. On ajoutera que des effets particuliers peuvent en outre être obtenus en faisant agir la force centrifuge. We can see that we have a very flexible process, in which, by acting on the position of the axes and on the respective rotational speeds, we can obtain at will different results as regards the thicknesses of material. molded. It will be added that particular effects can also be obtained by causing the centrifugal force to act.

Une application partic-ulièrement interessante du procédé concerne l'obtention d'objets à parois multicouches en matière polymérisée Dans la réalisation d'objets creux doués de propriétés d'isolation phonique ou athermique7 il est courant de prévoir des parois dont la surface extérieure est formée d'une couche de matière douce de bonnes propriétés de résistance mécanique, alors que dans l'épaisseur de la paroi se trouve une couche de matière douce de propriété d'isolation phonique ou thermique, en particulier un matériau mousse, cette matière isolante étant elle-même revêtue sur la face interne de la paroi, par une couche de protection. A particularly interesting application of the method relates to obtaining objects with multilayer walls of polymerized material. In the production of hollow objects endowed with sound or athermal insulation properties7 it is common to provide walls whose outer surface is formed. a layer of soft material with good mechanical resistance properties, while in the thickness of the wall is a layer of soft material with sound or thermal insulation property, in particular a foam material, this insulating material being - even coated on the internal face of the wall, with a protective layer.

Le procédé qu'on vient de dscrire permet facilement d'obtenir de tels objets creux sans changer de moule. The process just described makes it easy to obtain such hollow objects without changing the mold.

pour cela - on introduit une première matière de- moulage dans
le moule, et on fait tourner celui-ci jusqu'à ce que
cette matière soit assez durcie pour être sensiblement
immobilisée, - on introduit une seconde matière de moulage dans le
moule, et on lui fait subir le même traitement que
la première, - on procède éventuellement de même avec d'autres matières
de moulage, - on n'ouvre le moule qu'après durcissement de la dernière
matière de moulage introduite.for this - we introduce a first molding material in
the mold, and we rotate it until
this material is hard enough to be noticeably
immobilized, - a second molding material is introduced into the
mold, and it is subjected to the same treatment as
the first, - we possibly do the same with other materials
molding, - the mold is only opened after the last has hardened
molding material introduced.

De préférence, la première matière de moulage est apte à constituer après durcissement une couche douce de bonnes propriétés de résistance mécanique et/ou de bon aspect de surface, la seconde matière de moulage est apte à constituer après durciss-ement une couche douée de propriété d'isolation phonique ou thermique, et la troisième matière de moulage est à apte à constituer, après durcissement une couche capable de protéger la dite seconde substance. Preferably, the first molding material is capable of constituting after hardening a soft layer of good mechanical strength properties and / or of good surface appearance, the second molding material is capable of constituting after hardening a layer endowed with property of sound or thermal insulation, and the third molding material is capable of constituting, after hardening, a layer capable of protecting said second substance.

Dans l'application aux enceintes acoustiques, la troisième matière de moulage sert essentiellement à éviter le dilatement de la mousse qui constitue la seconde matière de moulage et elle peut être mince et souple. In the application to loudspeakers, the third molding material essentially serves to avoid the expansion of the foam which constitutes the second molding material and it can be thin and flexible.

Dans une application à un casque de motocycliste, elle peut avoir des caractéristiques anal#ogues à du cuir, ou bien pouvoir recevoir, après démoulage, un revêtement intérieur analogue à du cuir,
Dans une application à un réservoir de carburant ou un réservoir d'eau chaude, sa propirété essentielle sera l'imperméabilité.In an application to a motorcycle helmet, it may have characteristics similar to leather, or may be able to receive, after demolding, an interior coating similar to leather,
In an application to a fuel tank or a hot water tank, its essential property will be impermeability.

L'invention va maintenant être exposée plus en détail à l'aide d'exemples pratiques illustrés à l'aide de dessins parmi lesquels
Fig. 1 est une vue en perspective schématique d'un appareillage permettant le moulage selon l'invention,
Fig. 2 est une vue en coupe d'un moule,
Fig. 3 est une vue en perspective d'un objet obtenu par le procédé de l'invention.The invention will now be explained in more detail with the aid of practical examples illustrated with the aid of drawings, among which
Fig. 1 is a schematic perspective view of an apparatus for molding according to the invention,
Fig. 2 is a sectional view of a mold,
Fig. 3 is a perspective view of an object obtained by the method of the invention.

L'appareillage de la Fig. 1 comprend un châssis fixe 1 qui porte un cadre 2 qui peut tourner autour d'un axe horizontal 3 (axe menant) grâce à un moteur 4. Le cadre 2 porte un axe 5 (axe mené) perpendiculaire à 1' axe 3, et cet axe 5 porte le moule 6. On a représenté un dispositif mécanique d'entratnement en rotation de l'axe 5 et du moule 6. Une roue dentée 7 fixe et solidaire du châssis et coaxiale à ltaxe 3 est reliée par une chaise à. une roue dentée 8 portée par le cadre 2. La rotation du cadre 2 entratne celle de la roue dentée 8 à une vitesse angulaire qui dépend du rapport des diamètres des roues 7 et 8. Un renvoi d'angle 9 transmet le mouvement de la roue 8 au moule 6. Il est évident qu'un tel système, très simple, mais dans lequel- le rapport des vitesses de rotation autour des deux axes est constant, peut être remplacé par des systèmes plus perfectionnés. Par exemple, un moteur indépendant peut commander l'axe mené 5 en étant alimenté grâce à des contacts tournants. On peut alors avoir des lois de vitesse tout à fait distinctes pour les deux axes, en prévoyant par exemple que le moule tourne plus lentement au voisinage des positions ou des faces planes plus étenduesde la pièce à produire sont proches de l'horizontale. The apparatus of FIG. 1 comprises a fixed frame 1 which carries a frame 2 which can rotate around a horizontal axis 3 (driving axis) by means of a motor 4. The frame 2 carries an axis 5 (driven axis) perpendicular to the axis 3, and this axis 5 carries the mold 6. There is shown a mechanical device for driving in rotation the axis 5 and the mold 6. A toothed wheel 7 fixed and secured to the chassis and coaxial with axis 3 is connected by a chair to. a toothed wheel 8 carried by the frame 2. The rotation of the frame 2 causes that of the toothed wheel 8 at an angular speed which depends on the ratio of the diameters of the wheels 7 and 8. A bevel gear 9 transmits the movement of the wheel 8 to the mold 6. It is obvious that such a system, very simple, but in which the ratio of the rotational speeds around the two axes is constant, can be replaced by more sophisticated systems. For example, an independent motor can control the driven axis 5 by being supplied by rotary contacts. We can then have completely separate speed laws for the two axes, for example by providing that the mold rotates more slowly in the vicinity of the positions or more extended planar faces of the part to be produced are close to the horizontal.

Bien entendu, les vitesses peuvent être soit constantes, soit variables en fonction de la visocsité croissante de la matière de moulage. Les vitesses de rotation minimales doivent permettre ltobtention d'un revêtement ayant une épaisseur suffisamment uniforme pour le but recherché. Des vitesses de rotation élevées ont pour résultat que les effets de la force centrifuge ne peuvent plus être négligés. On notera que, dans le cas d'un moule à section rectangulaire, les forces centrifuges entraident une accumulation de ma tière sur les arêtes et dans les angles, surtout ceux qui sont le plus loin du centre, ce qui, dans certains cas, peut être un élément i éme n t favorable s'il est maintenu dans certaines limites.Le mathématicien CORIOLIS a donné, au siècle dernier, les équations qui permettent de calculer les forces centrifuges, leur détermination est donc à la portée de l'homme- de métier.Of course, the speeds can be either constant or variable depending on the increasing viscosity of the molding material. The minimum rotational speeds must make it possible to obtain a coating having a thickness sufficiently uniform for the intended purpose. High rotational speeds result in the effects of centrifugal force can no longer be overlooked. It will be noted that, in the case of a mold with rectangular section, the centrifugal forces hamper an accumulation of matter on the edges and in the angles, especially those which are furthest from the center, which, in certain cases, can be a favorable element if it is kept within certain limits. The mathematician CORIOLIS has given, in the last century, the equations which make it possible to calculate centrifugal forces, their determination is therefore within the reach of those skilled in the art .

Dans une variante, plusieurs moules sont placés sur le châssis 2, pour produire plusieurs objets à la fois. Le calcul des forces centrifuges acceptables est alors plus délicat. In a variant, several molds are placed on the frame 2, to produce several objects at the same time. The calculation of acceptable centrifugal forces is then more difficult.

La Fig. 2 montre un moule 6 en coupe. On notera que ce moule est très épais, de façon à avoir une température uniforme pendant le moulage. Le moule est formé d'un fond 10 et d'un couvercle 11. Ce couvercle comporte un orifice de remplissage 12 qui est prolongé à l'intérieur- du moule par un tube 13 dirigé vers le centre du moule. Fig. 2 shows a mold 6 in section. Note that this mold is very thick, so as to have a uniform temperature during molding. The mold is formed by a bottom 10 and a cover 11. This cover has a filling orifice 12 which is extended inside the mold by a tube 13 directed towards the center of the mold.

La longueur de ce tube est calculée pour que la matière de moulage ne puisse pas sortir du moule pendant les mouvements de rotation. Le couvercle porte des reliefs intérieurs 14, moins accentués et qui sont revêtus par la matière de moulage. Des reliefs analogues peuvent être prévus sur le fond du moule. On voit dans le moule une pièce terminée 15, visible dans son ensemble à la
Fig. 3, et formée d'une couche externe rigide 16, d'une couche de mousse 17, et d'une couche interne 18.The length of this tube is calculated so that the molding material cannot leave the mold during the rotational movements. The cover carries interior reliefs 14, which are less accentuated and which are coated with the molding material. Similar reliefs can be provided on the bottom of the mold. We see in the mold a finished part 15, visible as a whole at the
Fig. 3, and formed of a rigid outer layer 16, a foam layer 17, and an inner layer 18.

La Fig. 3 montre la pièce 15, qui après avoir été sortie du moule, a subi quelques opérations ultérieures. Fig. 3 shows the part 15, which after being removed from the mold, has undergone some subsequent operations.

Il s'agit d'une enceinte pour un haut-parleur 19. Une découpe 20 a été pratiquée sur la face de la pièce qui corrrespond au couvercle du moule, les reliefs 14 ayant donné naissance à des nervures ou rainures 2 de renforcement pour le maintien du haut-parleur. Une autre découpe, non représentée a été pratiquée sur la face opposée pour la pièce de liaison 22 des câbles d'alimentation du haut-parleur.It is an enclosure for a loudspeaker 19. A cutout 20 has been made on the face of the part which corresponds to the mold cover, the reliefs 14 having given rise to reinforcing ribs or grooves 2 for the speaker retention. Another cut, not shown, was made on the opposite face for the connecting piece 22 of the speaker power cables.

On observera qu'on a obtenu de façon très simple une endente satisfaisante à la fois pour son aspect esthétique, sa résistance mécanqiue et sa qualité acoustique.  It will be observed that a satisfactory endente has been obtained in a very simple manner both for its aesthetic appearance, its mechanical resistance and its acoustic quality.

Claims (7)

R#VEN#ICATI0NSR # FRI # ICATI0NS 1. Procédé de fabrication objet creux par moulage d'une matière de moulage introduits e l'état liquide dans un moule (6) et qui durcit danse ce moule pendant qu'il tourne, le moula étant ouvert après le durcissement de la matière, caractérisé en ce que - on introduit la matière de moulage dans un état ou 1. Method for manufacturing a hollow object by molding a molding material introduced in the liquid state into a mold (6) and which hardens in this mold while it rotates, the mold being opened after the material has hardened, characterized in that - the molding material is introduced in a state or elle présente une viscosité suffisante pour s'étaler it has sufficient viscosity to spread sur les parois intérieures du moule en formant un on the interior walls of the mold, forming a revêtement de l'épaisseur voulue, - on soumet le moule, après l'introduction de la matière coating of the desired thickness, - the mold is subjected, after the introduction of the material de moulage et jusqu'à son durcissement a un mouvement molding and until it hardens has a movement de rotation autour d'un premier axe (5), cet axe tournant of rotation about a first axis (5), this rotating axis lui-même autour d'un second ace (3) non parallèle itself around a second non-parallel ace (3) au premier. at first. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier axe de rotation (S) est dans un plan perpendiculaire au second axe (3) et tourne dans ce plan. 2. Method according to claim 1, characterized in that the first axis of rotation (S) is in a plane perpendicular to the second axis (3) and rotates in this plane. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caraci-éri- sé en ce que le second axe de rotation (3) est horizontal. 3. Method according to claim 1 or 2, caraci-eris in that the second axis of rotation (3) is horizontal. 4. Procédé selon B l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que - on introduit une première matière de moulage dans 4. Method according to B one of claims 1 to 3, characterized in that - a first molding material is introduced into le moule, et on fait tourner celui-ci jusqu'à ce que the mold, and we rotate it until cette matière soit assez durcie pour être sensiblement this material is hard enough to be noticeably immobilisée, - on introduit une seconde matière de moulage dans le immobilized, - a second molding material is introduced into the moule, et on lui fait subir le même traitement que mold, and it is subjected to the same treatment as la première, - on procède éventuellement de même avec d'autres matières the first, - we possibly do the same with other materials de moulage, - on n'ouvre le moule qu' après durcissement de la dernière molding, - the mold is only opened after the last has hardened matière de moulage introduite. molding material introduced. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce. que la première matière de moulage est apte à constituer après durcissement une couche (16) douée de bonnes propriétés de résistance mécanique et/ou de bon aspect de surface, la seconde matière de moulage est apte à constituer après durcissement une couche (17) douée de propriété d'isolation~ phonique ou thermique, et la troisième matière de moulage est apte à constituer, après durcissement une couche (18) capable de protéger la dite seconde substance. 5. Method according to claim 4, characterized in that. that the first molding material is capable of constituting after hardening a layer (16) endowed with good properties of mechanical resistance and / or of good surface appearance, the second molding material is capable of constituting after hardening a layer (17) endowed insulation property ~ phonic or thermal, and the third molding material is capable of constituting, after hardening a layer (18) capable of protecting said second substance. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, et comportant un moule et des moyens pour entraîner ce moule en rotation autour d'un premier axe, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour entraîner le dit premier axe en rotation autour d'un second axe perpendiculaire au premier, et en ce que le moule comporte un orifice (10) de remplissage qui est prolongé à l'intérieur du moule par un tube (13) dirigé vers le centre du moule, et dont la longueur est calculée pour que la matière de moulage ne puisse pas sortir du moule pendant les mouvements de rotation de celui-ci. 6. Device for implementing the method according to one of claims 1 to 5, and comprising a mold and means for driving this mold in rotation about a first axis, characterized in that it comprises means for drive said first axis in rotation about a second axis perpendicular to the first, and in that the mold has a filling orifice (10) which is extended inside the mold by a tube (13) directed towards the center of the mold, and the length of which is calculated so that the molding material cannot leave the mold during the rotational movements of the latter. 7. Objet creux obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, c-aractérisé en ce qu'il est monobloc et comprend des parois comportant une couche extérieure rigide, une couche centrale de matériau mousse, et une couche intérieure protectrice, et en ce qu'au moins une face de l'objet présente des nervures ou rainures de renforcement.  7. Hollow object obtained by the method according to one of claims 1 to 6, c-aractérisé in that it is in one piece and comprises walls comprising a rigid outer layer, a central layer of foam material, and a protective inner layer , and in that at least one face of the object has reinforcing ribs or grooves.