FR2982789A1 - Dispositif d'isolation thermique pour moule, moule equipe d'un tel dispositif et installation comprenant au moins un tel moule. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne notamment un dispositif d'isolation thermique pour moule (1), ledit moule (1) comportant une première pièce (2) apte à être chauffée et une seconde pièce (3) sur laquelle est fixée ladite première pièce (2). Le dispositif est remarquable en ce qu'il comporte des plots (5) réalisés dans un matériau isolant à haute résistance à la compression, pour espacer ladite première pièce (2) de ladite seconde pièce (3), de sorte à ménager entre lesdites première et seconde pièces (2 ; 3) un espace apte à accueillir un élément (6 ; 10) présentant une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique desdits plots (5).

Description

982 789 1 Dispositif d'isolation thermique pour moule, moule équipé d'un tel dispositif et installation comprenant au moins un tel moule. L'invention se rapporte à un dispositif d'isolation thermique pour un moule qui est destiné au moulage de pièces à chaud. Autrement dit, le dispositif conforme à l'invention est conçu pour être mis en oeuvre sur un moule qui est monté en température pour réaliser des pièces. On connait de tels moules sous le nom de moule « HR » (« Heat Resistance »). Un exemple de tels moules est décrit dans la demande WO 10 2005/025835. Ces moules sont conçus pour monter entre sensiblement 80 et 200 °C, de manière à conférer, au récipient réalisé, des particularités physiques et esthétiques répondant à certaines normes. De tels moules sont usuellement montés sur des porte-moules. 15 L'inconvénient de la montée en température des moules est que les porte- moules montent également en température. La montée en température peut être bien supportée par certains alliages. Toutefois, pour des raisons de coûts et de poids, on souhaite réaliser lesdits portes moules dans des matériaux bon marché et légers, ce qui implique que 20 ces derniers ne doivent pas dépasser une température critique pour conserver certaines de leurs caractéristiques mécaniques. A l'origine de l'invention, on a donc cherché à mettre au point des moyens techniques permettant d'isoler thermiquement le moule HR du porte-moule qui le supporte. 25 On connait des systèmes permettant de refroidir un moule. Par exemple, les documents FR 2 031 731 et FR 2 828 829 prévoient d'équiper les moules de conduits internes dans lesquels on fait circuler de l'eau de refroidissement. Une telle technique ne peut pas être mise en oeuvre dans les porte-moules, car les porte-moules refroidis pourraient faire descendre en température le moule. Or, il 30 est impératif de garder le moule chaud. L'invention a donc pour premier objectif de prévoir des moyens qui, à la fois : - maintiennent le porte-moule à une température sous une certaine limite, cette limite étant celle à partir de laquelle les caractéristiques mécaniques du porte-moule se dégradent, et - n'augmentent pas la consommation énergétique de l'installation pour maintenir à température le moule et, au mieux, permettent de réduire ladite consommation énergétique. Le document WO 2005/025835, cité précédemment, prévoit de placer derrière le moule une paroi isolante permettant d'empêcher, dans la mesure du possible, les pertes de chaleur générée par une résistance du moule dans l'environnement voisin. L'invention a pour objet d'offrir une solution alternative à l'utilisation d'une paroi en matériau isolant. L'invention a également pour objectif d'atteindre des performances d'isolation thermique à un coût abordable.

La solution alternative conforme à l'invention offre des résultats supérieurs à ceux obtenus par ladite paroi, en matière d'isolation du porte-moule sur lequel est fixé le moule. Par ailleurs, la solution conforme à l'invention assure également des performances de tenue mécanique, en termes de résistance à la compression, qui sont au moins aussi bonnes que celles de la paroi thermiquement isolante qui est prévue dans le document WO 2005/055835. Enfin, la solution conforme à l'invention permet de répondre à certains critères d'encombrement qu'il est impératif de respecter. Notamment, l'épaisseur minimale nécessaire à la mise en oeuvre de la solution conforme à l'invention est de quelques millimètres, et par exemple de 5 mm comme dans l'exemple d'application qui sera décrit par la suite. L'invention concerne à cet effet un dispositif d'isolation thermique pour moule, ledit moule comportant une première pièce apte à être chauffée et une seconde pièce sur laquelle est fixée ladite première pièce. Le dispositif est remarquable en ce qu'il comporte des plots réalisés dans un matériau isolant à haute résistance à la compression, pour espacer ladite première pièce de ladite seconde pièce, de sorte à ménager entre lesdites première et seconde pièces un espace apte à accueillir un élément présentant une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique desdits plots.

Ainsi réalisé, le dispositif selon l'invention permet d'utiliser des matériaux plus performants que le matériau dont est réalisé la paroi thermiquement isolante dans le document WO 2005/025835, et à moindre coût, puisque ces matériaux sont utilisés en moindre quantité pour réaliser des plots, et non une paroi entière. Ainsi, le dispositif est moins couteux et plus performant mécaniquement. De plus, le dispositif selon l'invention permet d'atteindre des performances d'isolation thermique supérieures grâce à la présence des plots. En effet, une telle réalisation permet l'utilisation d'éléments thermiquement isolants plus performants, qui présentent des caractéristiques de tenue mécanique très faible, et qui sont peu coûteux, tels que l'air par exemple. On obtient alors un dispositif meilleur marché, et dont on peut également contrôler l'encombrement en fonction de la hauteur des plots. Le dispositif conforme à l'invention peut également présenter les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : - le matériau isolant à haute résistance à la compression, dans lequel sont réalisés les plots, peut être l'un quelconque parmi les matériaux suivants : matériau stratifié à base de fibres de verre, silice ou mousse d'aluminium ; - les plots peuvent être disposés entre lesdites première et seconde pièces de façon équidistante les uns des autres ; - les plots peuvent être disposés en rangées entre lesdites première et seconde pièces ; - le dispositif peut comporter une couche de matériau à faible conductivité thermique appliquée entre les plots sur ladite première pièce ; - la couche de matériau à faible conductivité thermique peut être une couche d'aérogel ; - la couche de matériau à faible conductivité thermique peut présenter une épaisseur inférieure à celle des plots ; - la première pièce peut être un moule et la seconde pièce peut être un porte-moule ; - la première pièce peut être un insert et la seconde pièce peut être un moule ; - l'élément comblant l'espace entre les première et seconde pièces peut comprendre de l'air ; et - l'élément comblant l'espace entre lesdites première et seconde pièces, peut comprendre de l'aérogel de silice.

L'invention a également pour objet un moule équipé d'un dispositif conforme à l'invention, ainsi qu'une installation comprenant au moins un tel moule. Conformément à certains modes de réalisation avantageux, le moule de l'installation Installation est équipé d'un dispositif où l'élément comblant l'espace entre lesdites première et seconde pièces est de l'air, et elle est également équipée d'un système de ventilation relié audit espace ménagé entre lesdites première et seconde pièces. Suivant une autre variante de l'installation conforme à l'invention, le moule est positionné sur un carrousel, l'espace ménagé entre les deux dites pièces dans ledit moule communique avec une ouverture d'entrée d'air dans ledit moule, et avec une ouverture de sortie d'air dans ledit moule, et l'ouverture d'entrée est raccordée à une écope d'air, ladite écope étant orientée sur une direction tangente à la rotation du carrousel, et étant ouverte du côté du sens de rotation de manière à générer un déplacement d'air dans ledit espace par l'effet de rotation dudit carrousel. Pour pouvoir être exécutée, l'invention est exposée de façon suffisamment claire et complète dans la description suivante qui est, en plus, accompagnée de dessins dans lesquels : - la figure 1 illustre très schématiquement un moule comprenant deux demi-moules, chaque demi-moule étant équipé d'un dispositif conforme à l'invention et étant fixé sur un porte-moule, le moule étant représenté en vue de coupe longitudinale, - la figure 2 montre un demi-moule de la figure 1, en vue de derrière, - la figure 3 illustre très schématiquement deux moules conformes à l'invention, montés sur un carrousel, en vue de coupe, la figure 4 illustre une première variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, équipant un demi-moule illustré en vue de coupe longitudinale, la figure 5 illustre une seconde variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, équipant un demi-moule illustré en vue de coupe longitudinale. Dans la description qui suit, les termes inférieur, supérieur, haut, bas, etc. sont utilisés en référence aux dessins pour une plus grande facilité de compréhension. Ils ne doivent pas être compris comme étant des limitations de la portée de l'invention. La figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. Le dispositif est mis en oeuvre sur une moule 1, comportant notamment deux pièces : Une première pièce 2 est apte à être chauffée : il s'agit en l'occurrence de deux demi-moules 20 et 21, apte à accueillir une préforme pour former une bouteille par étirage soufflage. Une seconde pièce 3 est conçue pour soutenir la première pièce 2 apte à être chauffée : il s'agit en l'occurrence de porte-moules 30 et 31 sur lesquels sont fixés respectivement les deux demi- moules 20 et 21. Les demi-moules 20 et 21 sont des demi-moules classiques en soit, tels que ceux qui sont décrits dans la demande de brevet WO 2005/025835 citée précédemment, qui comportent par exemple des circuits 4 de circulation d'un fluide de chauffage, permettant la montée en température des deux demi-moules 20 et 21. Il devra être entendu que les deux demi-moules pourraient être réalisés différemment sans sortir du cadre de l'invention, du moment qu'ils comportent une pièce apte à être chauffé, peu importe par quels moyens. Quant aux porte-moules 30 et 31, il s'agit de porte-moules standards tels que ceux usuellement utilisés par l'homme du métier. Il pourrait s'agir par exemple des demi-coquilles (« shell halves ») mentionnées dans le document WO 2005/025835. 2 982 789 6 En pratique, chaque demi-moule est ainsi réalisé non plus en une seule mais en deux parties distinctes de sorte que, selon les désignations utilisées dans le document EP 0821641, chaque demi-moule comprend d'une part un porte-coquille qui est destiné à être supporté par le moule et d'autre part, une 5 coquille munie d'une demi-empreinte du récipient à obtenir qui est apte à être solidarisée de manière amovible au porte-coquille par l'intermédiaire de moyens de fixation. Par exemple encore, dans une variante de réalisation conforme à l'invention, la première pièce 2 pourrait être un insert et la seconde pièce 3 10 pourrait être un moule. Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif comporte des plots 5 qui sont disposés entre une surface 22 extérieure des demi-moules 20 et 21, et une surface 32 intérieure des porte-moules 30 et 31, les surfaces 22 extérieure et 32 intérieure se faisant face quand les demi-moules 20 et 21 sont montés sur les 15 porte-moules 30 et 31. Les plots 5 ont ainsi pour fonction d'espacer la première pièce 2 du moule apte à être chauffée (c'est-à-dire les deux demi-moules 20 et 21) de la seconde pièce 3 du moule (les porte-moules 30 et 31), sur laquelle est fixée la première pièce 2. 20 On peut ainsi ménager un espace entre les première et seconde pièces 2 et 3 du moule, et entre les plots 5 eux-mêmes qui constituent des éléments d'écartement ponctuels des deux pièces 2 et 3. Les plots 5 sont réalisés dans un matériau isolant à haute résistance à la compression. Il s'agit par exemple d'un matériau stratifié à base de fibres de 25 verre de silice, ou bien encore de mousse d'aluminium. On choisira de préférence le matériau stratifié à base de fibres de verre de silice car c'est le matériau dont le rapport qualité / prix est le plus avantageux. L'espace libre entre les première et seconde pièces 2 et 3 est comblée d'un élément 6 qui présente une conductivité thermique qui est inférieure à la 30 conductivité thermique des plots 5. Cet élément 6 est de l'air.

A titre d'exemple, la conductivité thermique de la mousse d'aluminium est sensiblement de 0,188 W/m/K, alors que la conductivité thermique de l'air est sensiblement de 0,028 W/m/K. Afin de ne pas augmenter considérablement l'encombrement du moule, on prévoit que les plots 5 présentent une épaisseur (e) n'excédant pas deux fois l'épaisseur (el) ) de l'espace d'isolation entre la première pièce 2 et la seconde pièce 3. De préférence, les plots 5 présentent une hauteur comprise entre 1 mm et 5 mm, cette hauteur étant suffisante pour que la chaleur qui leur est 10 communiqué par la paroi des demi-moules ne soit pas transmise aux porte-moules 30 et 31. Pour améliorer encore l'isolation thermique entre les première et seconde pièces 2 et 3, on prévoit de faire circuler l'air entre les deux pièces 2 et 3. Pour ce faire, dans le mode de réalisation illustré schématiquement sur la 15 figure 1, on prévoit de raccorder les espaces entre les première et seconde pièces 2 et 3 à des dispositifs 7 équipés de ventilateurs 8. Pour permettre une bonne circulation d'air entre les deux pièces 2 et 3, et entre les plots 5, on prévoit de disposer les plots comme montré en figure 2. On remarque que les plots 5 sont disposés de façon équidistante, et qu'ils 20 forment deux rangées parallèles entre les deux pièces 2 et 3. Pour augmenter encore l'isolation thermique entre les deux pièces 2 et 3, on prévoit de recouvrir la surface 22 extérieure des demi-moules (donc de la première pièce 2) par une couche 9 de matériau à faible conductivité thermique. On comprendra par « faible conductivité thermique » une conductivité 25 thermique qui n'excède pas 5 W/m/K. La couche 9 de matériau peut être, par exemple, une couche d'aérogel, dont la conductivité thermique est de l'ordre de 0.023 W/m/K et dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 3 mm. Dans le cadre d'un autre mode de réalisation illustré sur la figure 4, on 30 remarque que le dispositif ne comporte pas de couche 9 de matériau sur la surface 22 extérieure de la première pièce 2. Il devra donc être compris que la présence de cette couche 9 n'est donc pas indispensable à la réalisation de l'invention. Elle est toutefois bénéfique en termes d'économie d'énergie.

De même, la figure 5, qui illustre encore une autre variante de réalisation montre un dispositif où il n'y a pas de couche 9 de matériau sur la surface 22 extérieure de la première pièce 1, et où l'air 6 a été remplacée par de l'aérogel 10 de silice.

Autrement dit, l'élément comblant l'espace laissé entre les première et seconde pièces 2 et 3, grâce à la présence des plots 5, est uniquement de l'aérogel 10 de silice. On va maintenant s'intéresser au mode de réalisation qui est illustré en particulier sur la figure 3.

La figure 3 montre une installation conforme à l'invention, montrant deux moules 1, également conformes à l'invention, et comprenant les mêmes caractéristiques que celles illustrées sur la figure 1. L'installation comporte en réalité plus de deux moules 1, mais seuls deux moules ont été représentés pour une meilleure lecture de la figure 3.

Les moules 1 sont disposés sur un carrousel 11, apte à être entraîné en rotation autour de son axe Z. Dans le cadre de ce mode de réalisation, l'installation est équipée d'un système de ventilation assurant une circulation d'air par convection forcée entre le moule et le porte-moule qui le supporte.

Le système de ventilation est différent du dispositif 7 de ventilation montré en figure 1. Le système de ventilation est relié à l'espace ménagé entre le moule 20, 21 et le porte-moule 30, 31, autrement l'espace ménagé entre la première pièce 2 et la seconde pièce 3, écartées l'une de l'autre par les plots 5.

De manière similaire à l'exemple illustré en figure 1, l'espace ménagé entre les deux pièces 2 et 3 communique avec au moins une ouverture 40 d'entrée d'air. Cette ouverture 40 est réalisée en partie basse des demi-moules 20 et 21. De manière également similaire à l'exemple illustré en figure 1, l'espace 30 ménagé entre les deux pièces 2 et 3 communique avec au moins une ouverture 41 de sortie d'air, ménagée par exemple en position haute dans les demi-moules 20 et 21. Dans un autre mode de réalisation, la sortie d'air pourrait être constituée par des circuits d'éventation pratiqués dans les demi-moules 20 et 21.

Dans l'exemple illustré en figure 1, l'ouverture 40 d'entrée d'air est reliée au dispositif 7 de ventilation, comprenant un ventilateur 8. Dans l'exemple illustré en figure 3, les ouvertures 40 d'entrée d'air des moules sont raccordées chacune à une écope 42 d'air.

Les écopes 42 d'air sont réalisées par exemple par des éléments tubulaires coudés, dont l'axe de sortie est orienté suivant une direction D tangente à la rotation du carrousel 11. L'ouverture de l'écope 42, c'est-à-dire l'extrémité ouverte de l'élément tubulaire (non reliée à l'ouverture 40 d'entrée d'air dans le moule) est tournée du côté su sens de rotation du carrousel 11, de manière à générer un déplacement d'air dans l'espace laissé entre les demi-moules 20 et 21 et les porte-moules 30 et 31, respectivement, uniquement par l'effet de rotation du carrousel. Ainsi, dans ce mode de réalisation, il n'y a pas besoin de dispositif 7 à ventilateur, ce qui constitue un gain d'énergie et d'encombrement dans le fonctionnement de l'installation. On comprend de la description qui précède comment l'invention permet d'isoler les demi-moules des porte-moules qui les supportent. On peut ainsi faire monter en température des demi-moules sans pour autant que cette montée en température entraîne celle des porte-moules, pouvant être à l'origine de problème de fonctionnement. L'invention n'est toutefois pas limitée aux modes de réalisations qui sont présentés ci avant, et s'étend à la mise en oeuvre de tout moyen équivalent.25

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'isolation thermique pour moule (1), ledit moule (1) comportant une première pièce (2) apte à être chauffée et une seconde pièce (3) sur laquelle est fixée ladite première pièce (2), caractérisé en ce qu'il comporte des plots (5) réalisés dans un matériau isolant à haute résistance à la compression, pour espacer ladite première pièce (2) de ladite seconde pièce (3), de sorte à ménager entre lesdites première et seconde pièces (2 ; 3) un espace apte à accueillir un élément (6 ; 10) présentant une conductivité thermique inférieure à la conductivité thermique desdits plots (5).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau isolant à haute résistance à la compression, dans lequel sont réalisés les plots (5), est l'un quelconque parmi les matériaux suivants : matériau stratifié à base de fibres de verre, silice ou mousse d'aluminium.
3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits plots (5) sont disposés entre lesdites première et seconde pièces (2 ; 3) de façon équidistante les uns des autres.
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits plots (5) sont disposés en rangées entre lesdites première et seconde pièces (2 ; 3).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une couche (9) de matériau à faible conductivité thermique appliquée entre les plots sur ladite première pièce (2).
6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite couche (9) de matériau à faible conductivité thermique est une couche d'aérogel.
7. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite couche (9) de matériau à faible conductivité thermique présente une épaisseur inférieure à celle des plots.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première pièce (2) est un moule et en ce que ladite seconde pièce (3) est un porte-moule.
9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite première pièce (2) est un insert et en ce que ladite seconde pièce (3) est un moule.
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément (6 ; 10) comblant l'espace entre lesdites première et seconde pièces (2 ; 3) comprend de l'air (6).
11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit élément (6 ; 10) comblant l'espace entre lesdites première et seconde pièces (2 ; 3) comprend de l'aérogel (10) de silice.
12. 12. Moule (1) équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
13. 13. Installation comportant au moins un moule (1) selon la revendication 12.
14. 14. Installation selon la revendication 13, ledit moule (1) étant équipé d'un dispositif selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un système (7 ; 8 ; 42) de ventilation relié audit espace ménagé entre lesdites première et seconde pièces (2 ; 3).
15. 15. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que : - ledit moule (1) est positionné sur un carrousel (11), 25 30- l'espace ménagé entre les deux dites pièces (2 ; 3) dans ledit moule (1) communique avec une ouverture (40) d'entrée d'air dans ledit moule (1), et avec une ouverture (41) de sortie d'air dans ledit moule (1), et - ladite ouverture (40) d'entrée est raccordée à une écope (42) d'air, ladite écope (42) étant orientée sur une direction (D) tangente à la rotation du carrousel (11), et étant ouverte du côté du sens de rotation, de manière à générer un déplacement d'air (6) dans ledit espace par l'effet de rotation dudit carrousel (11).10