Brevet FR2034213A1 — publié le 19701211

L'invention a pour objet un procédé pour mouler par injection des matières plastiques ou résines thermodurcissables. L'invention vise aussi les produits et objets moulés obtenus par ce procédé ainsi que l'appareillage permettant la mise en oeuvre dudit procédé. Les matières plastiques ou résines thermodurcissables sont en général définies comme des matériaux dont la forme peut être modifiée une seule fois à la suite d'un chauffage. En d'autres termes, ces matériaux deviennent insolubles, infusibles, "informables" par l'action de la chaleur. En conséquence, les procédés de moulage consistent à introduire, dans des moules, des mélanges de résines avec des catalyseurs de durcissement et ensuite à chauffer le moule pour provoquer le durcissement. Ce mode opératoire de moulage transfert présente de nombreux inconvénients à savoir - l'homogénéisation est très imparfaite, - l'automatisation et synchronisation avec les autres opérations est très difficile, - en outre la cadence de moulage est extrêmement faible. Pour augmenter la cadence de moulage on a cherché à utiliser le moulage par injection, tel qu'on le pratique avec des résines thermoplastiques, c'est-à-dire en malaxant dans une boudineuse les résines, les charges et autres ingrédients, la matière prête pour l'injection se rassemblant dans le cylindre ou pot d'injection, puis en expulsant à intervalles réguliers, la matière contenue dans le pot en communiquant à la vis un mouvement de piston ou par d'autres moyens. Si on applique aux résines thermodurcissables ce mode opératoire classique on se heurte à des difficultés dues à la nature même de la matière, la plus importante étant due au durcissement de cette dernière dans la presse elle-même avec blocage de l'ap- pareil. L'invention a pour objet un procédé et un appareillage permettant le moulage par injection de résines thermodurcissables, les dits procédé et appareillage ne présentant pas les inconvénients précités. Suivant l'inventionf le procédé de moulage par injection consiste à faire subir à la matière successivement les opérations d'introduction dans la presse à injecter, de malaxage avec compression, décompression, puis recompression et transport, et d'injection.dans le moule, la matière n'étant pas chauffée ou étant peu chauffée dans la zone de compression et dans la zone de décompression mais étant chauffée à une température inférieure de 30 à 100 C à la température de durcissement dans la zone de recompression, le durcissement étant terminé dans le moule, ce dernier étant chauffé à la température nécessaire. Le procédé est caractérisé en outre par le fait que la température de la zone de compression est inférieure de 30 à 100 C à la température de durcissement, ladite zone étant éventuellement refroidie, la température de la zone de décompression est inférieure de 30 à 1000C à la température de durcissement, la température de la zone de recompression est inférieure de 30 - 800C à la température de durcissement et la température de la zone de transport est égale à celle de la zone de recompression. Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise une presse à injecter avec une vis, l'invention portant sur le profil de la vis et le gradient des températures dans le fourreau. La vis comporte des zones avec des volumes de creux du pas différents à savoir un volume de creux du pas constant dans la zone d'alimentation, un volume de creux du pas décroissant dans la zone de compression, un volume de creux du pas croissant dans la zone de décompression, un volume de creux du pas à nouveau décroissant dans la zone de recompression, un volume de creux du pas constant dans la zone de transport, ladite zone de recompression étant beaucoup plus courte que la zone de décompression. (Par "volume de creux du pas" on entend le volume du creux entre deux filets et correspondant à la longueur du pas de la vis).La vis est en outre caractérisée par le fait que son extrêmité est sensiblement arrondie et plus courte c'est-à-dire moins pointue que celle de la vis normale pour injection de matières thermoplasti quels. La presse comporte d'autre part un fourreau avec des zones calorifères correspondant aux différentes zones de la vis, la première zone ou zone d'alimentation n'étant pas chauffée, voire même étant refroidie, la zone de compression étant à volonté refroidie, ou non chauffée, ou légèrement chauffée, la zone de décompres sion étant chauffée à une température nettement inférieure à la température de durcissement, la zone de recompression étant chauffée à une température légèrement inférieure à la température de durcissement et la zone de transport étant à une température égale à la température de la zone de recompression. Suivant une première variante de mise en oeuvre, on fait va rier le volume de creux du pas en faisant varier la longueur du pas, les autres caractéristiques du segment de vis restant constantes. Suivant une deuxième variante de mise en oeuvre, on fait varier le volume de creux du pas en augmentant la largeur du creux entre les filets, dans ce cas on peut obtenir cette variation en faisant varier en conséquence ltépaisseur ou ltécartement des filets. Suivant une autre variante de mise en oeuvre de l'invention, on fait varier le volume de creux du pas en faisant varier la profondeur du creux entre les filets en jouant sur le diamètre du noyau de la vis. Dans tous les cas, la variation pourra être plus ou moins progressive ou brutale, Bien entendu la machine est agencée pour réaliser la fonction d'injection proprement dite grâce à tous moyens connus habituels. Pour cela on peut faire débiter la vis dans un pot d'injection, la matière étant ensuite poussée par un piston. Suivant une variante la vis elle-même est agencée en vis-piston. A titre d'exemple, de matières plastiques thermodurcissables utilisables dans le procédé de l'invention, on cite à titre illustratif et nullement limitatif les résines aminoplastes, phénoplastes, polyesters, chargées ou non. Dans le cas où les résines sont chargées, les charges utilisables comprennent les charges minérales poudreuses ou fibreuses telles que carbonate de chaux, fibres minérales ou organiques, fibres de verre, fibres d'amiante. Ci-après on décrit succinctement avec référence à la figure unique du dessin annexé, la machine pour la mise en oeuvre de ltin Invention Cette machine est du type à vis et comporte un fourreau 1 dans lequel tourne une vis 2 présentant un profil avec une première zone à diamètre constant, zone d'alimentation 3, suivie dans le sens d'écoulement de la ma#tière, dtune zone de compression 4 de forme tronconique. A la suite de la zone de compression, on voit une zone de décompression 5, tronconique, la petite base du tronc de cône étant en aval de la grande base. Ensuite, on reconnait une zone de compression 6 tronconique de longueur plus réduite que la zone de décompression 5. A la suite se trouve une zone de transport 7. On remarquera en outre, la pointe arrondie et plus courte que dans le cas des vis normales pour injection de résines thermoplastiques. Sur le dessin, on a adopté une vis avec un rapport L/d = 15 On remarque, après la zone d'alimentation, une zone de compression légèrement inférieure à 5 d, une zone de décompression un peu supérieure à 5 d, la zone de recompression étant de tordre de 2 d et la zone de transport un peu supérieure à 2 do Bien entendu, les rapports L/d et les rapports des longueurs des différentes zones par rapport aux diamètres ne sont pas limitatifs mais peuvent varier dans un. intervalle, variable suivant la matière plastique ou résine travaillée, La demanderesse pense, sans vouloir limiter l'invention à une théorie particulière, que les différentes zones de la vis ont les fonctions suivantes - la zone d'alimentation et la zone de compression ont pour fonction le tassement, lthomogénéisation et le dégazage ; - la zone de#décompression permet d'achever lthomogénéisation avec réchauffage mais sans friction de la matière sur elle-même ; - la zone de recompression est la zone habituelle dans laquelle on amène la matière plastique à la pression pour l'injection et à une température voisine de la température d'injection ; ; - la zone de'transport comme son nom l'indique a pour objet le transfert de la matière et peut éventuellement être utilisée aussi pour ajuster la température de la matière. REVENDICATIONS 10/ Un procédé de moulage par injection de résines thermodurcissables, comportant les opérations dtintroduction de la matière à mouler dans une presse à injecter avec zone d'alimentation, zone de compression, zone de décompression, zone de recompression et zone de transport, avec rechauffage de la matière au cours du passage dans ladite presse, et d'injection dans le moule, la matière n1 étant pas chauffée voire étant refroidie dans les zones d'alimentation et de compression, mais par contre la matière étant rechauffée à une température nettement inférieure à la température de durcissement dans la zone de décompression, étant rechauffée à une température légèrement inférieure à la température de durcissement dans la zone de recompression et de transfert, le durcissement étant réalisé dans le moule. 20/ Un procédé selon 10/ dans lequel les températures dans des zones de compression et de décompression sont inférieures de 30-1000C à la température de durcissement. 30/ Un procédé selon 10/ et 20/ dans lequel les températures dans les zones de recompression et de transport sont inférieures de 3O800C à la température de durcissement. 40/ Un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon 10/ à 30/ comportant d'une part une vis avec les zones 'alimentation, de compression, de décompression, de recompression et de transport, et d'autre part un fourreau avec des zones de températures correspondantes. 50/ Un appareil selon 40/ dans lequel la zone de recompression est beaucoup plus courte que la zone de décompression. 60/ Un appareil selon 40/ et 50/ dans lequel la pointe de la vis est courte et arrondie. 7~/ Un objet moulé en résine thermodurcissable par le procédé et à l'aide de 11 appareil suivant l'une quelconque des re vendications > 1 / à 6 /.