Brevet FR2126391A1 — publié le 19721006

La présente invention concerne d'une façon générale des raachi-, nés â mouler par injection des objets en matière plastique et plus spécialement une vanne perfectionnée d'alimentation et de retenue destinée à interrompre par intermittence l'écoulement de la matière 5 plastifiée dans la cavité du moule, les machines classiques de- moulage par injection comportent des "plaques supérieure:èt inférieure,, la-plâque supérieure étant mobile de manière à se rapprocher et s'éloigner de la plaque inférieure. Une ou plusieurs cavités sont ménagées soit dans la pla-10 que supérieure, soit dans la_plaque inférieure et sont destinées à être remplies de matière plastifiée lorsque les plaques sont rapprochées ou fermées pour façonner' l'objet moulé. D'une façon classique, toutes les cavités sont-reliées entre elles par des canaux secondaires qui communiquent à leur tour 15 avec un canal de coulée qui reçoit la matière plastifiée à partir d'un four de fusion.. La matière plastifiée est injecté-e à une pression prédéterminée dans le canal da coulée du moule et le long des canaux secondaires dans les cavités individuelles où les objets moulés sont formés. A la fin de l'opération de moulage en 20 comptant tm temps convenable pour le mûrissage de la matière dans la cavité, les plaques se séparent poux permettre d'enlever les objets moulés desdites cavités. Dans cette installation classique, les objets terminés,lorsqu'ils sont.éjectés des cavités,sont tous reliés entre eux par la matière plastique qui reste dans les 25 canaux secondaires après l'interruption'de la pression d'injec-• tion, en formant une structure analogue à un croisillon. Ainsi, les objets moulés individuels doivent être séparés des parties Je. liaison en nécessitant et es opérations supplémentaires mécaniques ou manuelles, ce qui augmente le temps de travail et le 30. prix. En outre,.avec cette construction classique, il se.forme une bavure indésirable autour des" bords des cavités à l'endroit où elles communiquent avec les canaux secondaires. Cet agencement classique de moulage par injection" entre des parties de moule est encore très utilisé dans l'industrie,bien 35 qu'il ait l'inconvénient évident de provoquer un gaspillage à cause des canaux secondaires qui relient les cavités, en augmentant considérablement le prix de l'objet moulé. 72 06277 2126391 La présente invention concerne an ensemble perfectionné d'alimentation et d'injection de la matière pour-une machine à mouler par injection du type susmentionné qui surmonta la- plupart des inconvénients "cités de la construction classique... 5 Dans la machine perfectionnée selon il'invention^-jles cavités individuelles de la- machine- à mouler' paaf; injection sont alimentées individuellement en matière plastifiée sous pression à partir d'un eanal principal commun d'alimentation qui'traverse l'un des moules et qui ne communique par directement avec l'une quelconque 10 des cavités. Le canal principal d'alimentation est alimenté en matière plastifiée par Un canal de coulée classique. Chacune des cavités communique avec le canal principal d'alimentation par des vannes de retenue distinctes qui comportent un élément mobile interrompant immédiatement 1'écoulement de la matière 15 plastifiée dans la cavité lorsque la pression d'injection est réduite en empêchant ainsi tout écoulement supplémentaire de la matière. La matière restant dans les vannes individuelles et dans le canal principal est maintenue à l'état plastifié par des éléments de chauffage séparés. . 20 Dans la construction perfectionnée selon la présente invention, les objets moulés individuels sont maintenus séparés les uns des autres et n'ont ainsi pas besoin d'être soumis à des opérations supplémentaires à l'exception des opérations de finition usuelles; et aucun déchet n'est produit. La présente construction élimine 25 également la présence des canaux secondaires dans l'une quelconque des faces des moules pour relier les cavités avec le canal d'alimentation et empêche en outre la formation c|e bavures autour desdites cavités. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-30 sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais, nullement limitatif, des formes de réalisation de l'invention, ; Sur ces dessins : ; • > la figure 1 est une coupe transversale centrale de la moitié 35 de l'ensemble des plaques d'une machine à mouler par injection selon la présente invention ; la figure ta montre une variante d'une vanne ; 72 06277 3 2126391 la figure 2 est une coupe transversale partielle à grande échelle de l'ensemble représenté sur la figure 1 en regardant dans le sens des: flèches 2-2 ; la figure 3 est une vue à grande échelle de la vanne isolée 5 de la présente invention » la figure 4 est une vue en bout de la vanne de. la figure 3 ; et la figure 5 montre les différentes positions que peut occuper la vanne selon la présente invention. 10 En se référant tout d'abord à la figure 1, on a. représenté un ensemble 10 comprenant des plaques de moulage et un support, incorporé dans une machine à mouler par injection d'un type connu quelconque dont la structure a été omise sur le dessin pour plus de clarté et qu'il ne semble pas nécessaire de décrire en détail 1 5 étant donné que de telles machines à mouler par injection sont bien connues en pratique► l'ensemble 10 est disposé autour d'un axe 12 et il est évident que l'ensemble 10 est placé symétriquement autour dudit axe. L'ensemble 10 comporte un ensemble de moulage inférieur 13 20 comprenant un élément de base fixe 14 qui supporte une plaque d'appui 16 sur laquelle.est placée une plaque inférieure 18. Les éléments 14, 16.et 18 sont immobiles. La plaque inférieure 18 présente une ouverture 20 qui est destinée à loger une matrice interchangeable 22 dont une partie 25 fait saillie au-dessus de la surface de la plaque 18. Comme on • le sait, la matrice 22 pourrait être par contre solidaire de la plaque 18fcomme on l'a représenté par exemple sur la figure 5-Une ou plusieurs tiges poussoirs 24 sont orientées vers le haut à travers la matrice 22 et vers le bas à-travers la plaque 16 30 pour Être fixées à un piston 26 qui peut être actionné par n'importe quel dispositif connu (non représenté) dans une chambre 28 ménagée dans la plaque de base 14. Des tiges 24 et .26 constituent un dispositif d'éjection de l'objet moulé formé autour de la matrice 22,comme on l'expliquera ci-après. 35 Un ensemble de moulage mobile supérieur 30 est placé au-des sus de l'ensemble inférieur 13 et est aligné axialement avec ce dernier autour de l'axe 12. L'ensemble mobile supérieur 30 se 72 06277 2126391 compose d'une plaque supérieure 32 qui est fixée convenablement à une plaque d'appui 34 par des dispositifs de fixation classiques (non représentés). Il est évident que l'ensemble supérieur 30 est mobile verticalement de manière à être rapproché ou éloigné de 5 l'ensemble inférieur fixe 13 le long de l'axe 12 par un dispositif classique utilisé habituellement pour fermer des moules. La plaque supérieure 32 présente une cavité 36 qui est ouverte à la surface de la plaque et est alignée ou centrée axialement avec la matrice 22 qui, lorsque le moule est fermé, pénètre 10 dans la cavité 36, comme on le voit sur la figure 1. La cavité 36 qui peut avoir n'importe quelle forme désirée, par exemple comme celle représentée sur la figure 5, constitue avec la face profilée de la matrice 22 le dispositif de conformation d'un objet à former dans la cavité 36 avec la matière plastique introduite dans 15 la cavité. Dans la position fermée des plaques et 32, une goupille 38 est logée dans des alésages axialement alignés 40 et 42 ménagés . respectivement dans les plaques en regard pour assurer l'alignement précis des plaques de moulage lorsqu'elles sont fermées par 20 rapport à la cavité 36 et à la matrice 22. Il est évident que la goupille 38 est fixée dans l'un ou l'autre des alésages 40 ou 42 selon le cas. L'ensemble supérieur 30 présente un évidement central 44 disposé symétriquement autour de l'axe 12 et qui s'étend dans la 25 plaque supérieure 32. Le fond de 1'évidement 44 présente une cavité 46 qui forme un canal de coulée- destiné à recevoir une matière plastifiée chauffée à partir d'une source (non représentée) couramment utilisée dans des machines de moulage de ce type. Le canal de coulée 46 communique avec un canal interne 50 30 par un orifice 48. Le canal 50 se prolonge intérieurement dans la plaque supérieure 32 et débouche à une extrémité pour pouvoir y introduire axialement une tige cylindrique 52. Cette dernière présente une tête 54 de grande dimension ayant un diamètre sensiblement égal au diamètre interne du canal 50 afin de s'y ajuster 35 par forçage et d'isoler le canal 50 de l'extérieur. Il est bien entendu que la tige cylindrique 52 est réalisée de la même manière a l'extrémité opposée du canal 50jou bien ce dernier peut se 72 06277 5 2126391 terminer de l'autre côté de la plaque 32 par une extrémité borgne. La tige cylindrique 52 est fixée en outre dans le canal 50 par une vis 56 disposée dans la plaque supérieure 32 et qui, lorsqu'elle est serrée, est en prise avec la tête 54 de la tige cylindrique. 5 La tige cylindrique 52 présente un alésage axial 58 dans lequel est logé un élément de chauffage longitudinal 60 qui est relié par des conducteurs 62 à une source de courant électrique (non représentée). Ainsi, en mettant l'élément de chauffage 60 sous tension par l'intermédiaire des conducteurs 62, la tige cylindri-10 que 52 est chauffée de manière à chauffer le canal 50"et à maintenir à l'état fluide la matière plastifiée 64 contenue dans ledit canal et introduite par le canal de coulée 46. Le canal horizontal 50 est décalé par rapport au centre de la matrice 22 et de la cavité 36 et est coupé tangentiellement 15 par un canal vertical 66, comme on le voit sur la figure 2. Le canal vertical 66 constitue une chambre de réception dé la matière et se prolonge vers le bas à travers la plaque 32 en direction de la cavité 36. A son extrémité inférieure, le canal 66 se termine par une partie conique ayant des surfaces latérales convergentes 20 68 se terminant par un orifice 70 relativement petit qui débouche dans la cavité 36. Ainsi, d'une façon générale, la matière fluide plastifiée sous pression est introduite du canal de coulée 46, par l'intermédiaire de l'orifice 48,dans le canal' chauffé 50 et • de là dans le canal vertical 68 pour descendre le long de la 25 partie conique 68 et passer à travers l'orifice 70 dans la cavité 36. L'extrémité supérieure du canal vertical 66 se termine par un contre-alésage 72 destiné à loger un bouchon fileté 74 pour fermer le canal 66. 30 Une vanne mobile 76 est disposée dans le canal 66 de maniéré, à pouvoir y effectuer un léger mouvement axial .entre le bouchon 74 et l'extrémité inférieure du canal 66. L'extrémité supérieure de la vanne 76 présente une tête 78 de grande dirriension destinée à buter contre une. plaque d'étanchéité flexible 80 qui est main-35 tenue en place dans le contre-alésage 72 par le bouchon 74. L'extrémité interne du bouchon 74 présente un évidement destiné à retenir un organe de poussée élastique 82 qui peut être constitué 72 06277 6 , 2126391 par des ressorts du type Belleville et qui a tendance à pousser la vanne 76 vers le bas dans le canal 66 de manière à fermer l'orifice 70,comme on le décrira plus loin. En se référant à la figure 1a, on a représenté une forme de 5 réalisation légèrement différente.de la tête de la vanne 78a et du bouchon de fermeture 74a. Dans ce cas, le contre-alésage 72a loge en plus du bouchon 74a un organe d'écartement 73 à sa base. La tête 75 de la vanne 78a présente une première dépouille radiale formant une surface plane ■10 77 destinée à buter contre l'organe d'écartement 73 et une partie axiale 79 de plus petit diamètre destinée à s^avancer dans l'alésage de l'organe d'écartement 73 pour fermer le canal 66. Un joint flexible 80a est retenu entre la tête 75 et l'alésage de l'organe d'écartement 73. 15 L'extrémité supérieure de la tête 75 présente une seconde dépouille radiale formant une surface plane 81 normalement espacée d'une distance prédéterminée "D" de la surface plane supérieure 83 d'un évidement 85 ménagé dans l'extrémité inférieure du bouchon 74a. 20 Le bouchon 74a renferme plusieurs éléments élastiques bombés 87, disposés par groupes opposés, entre la tête 75 et l'extrémité supérieure du bouchon pour retenir normalement la tête contre l'organe d'écartement 73. La distance ttD" séparant les surfaces 81 et 83 correspond à la distance de déplacement de la vanne comme 25 on le verra ci-après. La vanne 76 et le bouchon 74 sont tous deux alésés axialement pour y introduire un élément de chauffage longitudinal 84 qui est relié convenablement par des conducteurs 86 à une source électrique (non représentée) qui peut être la même que celle alimentant les 30 conducteurs 62. Les conducteurs 86 se prolongent à l'extérieur de la plaque supérieure 32 en passant dans une fente ou évidement convenable 88 ménagé dans la surface inférieure, de la plaque d'appui 34. Ainsi, la matière plastifiée provenant du canal 50 et retenue dans le canal vertical 66 est maintenue à l'état fluide 35 en mettant la tige de chauffage 84 sous tension. En se référant plus particulièrement aux figures 3 et 4, la vanne mobile 76 est formée d'un corps cylindrique 90 qui se 72 06277 2126391 termine à son extrémité inférieure par une partie conique 92. Comme le montre plus particulièrement la figure 4, la partie conique 92 dont la pointe est orientée sur l'axe central du corps principal 90, est formée de trois méplats espacés radialement 5 94, 96 et 98 respectivement qui sont séparés les uns des autres par des parties de liaison 100, 102 et 103 respectivement. Toutes ces parties se terminent en une peinte 104 analogue à un pointeau qui présente une extrémité pointue 106 formée par une surface latérale conique 108. L'inclinaison de la surface latérale conique 10 108 de l'extrémité pointue 104 par rapport à l'axe central WXW de la vanne 76 correspond à l'inclinaison de la surface conique 68 et de l'orifice 70 du canal 66. Ainsi, lorsque la vanne 76 est en position fermée, la surface conique 108 de la pointe 104 ferme hermétiquement l'orifice 70 directement sur la ligne de 15 séparation de la cavité 36. La réalisation peut être telle que l'extrémité pointue 104 de la vanne 76 puisse pénétrer en position fermée d'une distance minimale dans la cavité 36 en formant au centre de l'objet moulé terminé un petit creux qui nra cependant pas d'effet nuisible, ffrâce à la fermeture étanche de l'orifice 20 70 par le pointeau de la vanne, on évite la formation de bavures autour de l'orifice. Le corps cylindrique 90 de la vanne 76 présente près de son extrémité inférieure plusieurs protubérances c i rc onférentie11ement équidistantes 110 qui font saillie vers l'extérieur du corps 90. 25 En montant la vanne 76, comme on le voit sur les figures 1 et 2, les protubérances 110 constituent des organes d'alignement en butant contre la surface interne du canal 66 pour maintenir la vanne 76 correctement alignée le long Se l'axe par rapport à l'orifice 70. 30 Afin de mettre rapidement et efficacement la vanne 76 en position de fermeture, elle est réalisée de manière que l'extrémité conique inférieure 92 soit toujours très près de la surface conique interne 68 du canal 66, comme on le voit sur les figures 1 et 2, en ne laissant qu'un espace suffisant pour permettre à 35 la matière plastifiée 64 de passer entre les surfaces coniques 92 et 68 dans l'orifice 70. Dans une forme de réalisation réelle, le mouvement global de la vanne 76 est limité à 0,76 mmj toutefois, 72 06277 8 2126391 pour d'autres applications, le mouvement global de la vanne entre la position ouverte et la position fermée peut varier entre 0,5 et 2,3 mm environ. Ainsi, il est évident que la vanne 76 peut être déplacée en position fermée par la force exercée par le ressort 5 82 en une fraction de seconde, en assurant une action de fermeture très améliorée qui empêche efficacement toute formation de bavures autour de l'orifice 70. En fonctionnement, une matière plastifiée telle que du poly-éthylène, du polystyrène, du."Nylon", du "Teflon", etc., est 10 introduite dans l'ensemble de moulage 10 lorsque les plaques 18 et 32 sont dans la position fermée représentée sur les figures 1 et 2 par lrintermédiaire de 1*évidement 44 pour l'introduire dans le canal de coulée 46. La matière plastifiée s'écoule du canal de coulée 46 par l'orifice 48 dans le canal horizontal 15 50 autour de la tige cylindrique 52 et de là dans le canal vertical 66 autour de la vanne 76. Comme on l'a décrit plus haut, la matière plastifiée 64 est maintenue à l'état fluide par les- éléments de chauffage électrique 60 et 84 respectivement. En fonctionnement normalr la matière plastifiée est injectée 20 par l'orifice 70 dans la cavité 36 sous une pression prédéterminée qui peut varier entre 42 et 1400 bars selon certains paramètres connus dont il faut tenir compte dans les processus de moulage par injection. Egalement, la température normale de la matière plastifiée peut varier entre 149 et 316°C selon le type de matière 25 synthétique utilisé. La force exercée par le ressort 82 sous compression est calculée de façon qu'elle soit inférieure à la pression d'injection pour que la pression de la matière plastifiée dans le canal vertical 66, pendant l'application de la pression d'injection, repousse la vanne 76 vers le haut en position ouverte 30 à I'encontre du ressort 82 qui agit.coritre la tête de grande dimension 78. La matière plastifiée peut être injectée sous une pression déterminée dans la cavité 36 par l'intermédiaire de l'orifice 70 en passant en regard du pointeau 104 de la vanne de manière à remplir la cavité autour de la matrice 22. 35 A un instant déterminé, qui coïncide avec le remplissage de la cavité 36, la pression d'injection est automatiquement réduite à une valeur inférieure à la force de détente du ressort 82 pour 72 06277 9 2126391 permettre à ce dernier de pousser la vanne 76 vers' le bas,de manière que le pointeau 104 ferme hérmétiquement l'orifice 70. Comme on l'a expliqué plus haut, ceci se produit en une fraction de seconde immédiatement après la réduction de la pression d'in-5" jection. la vanné 76 peut se fermer de manière à produire une interruption sensiblement au niveau de la ligne de séparation de la cavité ou à permettre au pointeau 106 de la vanne de faire saillie d'une distance minimale dans la surface de l'objet moulé, ce qui n'est toutefois pas nuisible. 10 * Pendant l'interruption du processus d'injection et l'enlèvement ultérieur de l'objet terminé de la cavité par l'actionnement du mécanisme éjecteur 24-26, après" que la plaque'32 a été éloignée ' de "la plaqué inférieure 18, les éléments de chauffage 60 et 84 respectivement restent sous tension pour maintenir la matière 15 plastifiée restant dans les canaux 50 et 66 à l'état fluide pour le cycle d'injection suivant. Cbmme représenté schématiquement sur la figure 5, l'ensemble de la "vânne 66-76, au lieu d'être placé en position verticale alignée'sur l'âxe de la cavité 36 et de la matrice 22, peut 20 être monté obliquement par rapport à l'axe central de la cavité et de la matrice 22 comme représenté. Ainsi, comme le montre la figuré 5 à gauche-, la vanne 76 est montée obliquement en formant un angle d'environ 60° par rapport à là surface de la matrice 32 et à droite, la vanne 76 est représentée comme formant un angle 25 de 45° environ par rapport à la surface plane de la plaque 32. les caractéristiques de fonctionnement de la Vanne 76' ne sont pas affectées par un type quelconque de montage oblique dans la plaque supérieure 32 étant donné que le fonctionnement de la vanne est entièrement commandé par la pression d'injection et la force 30 de détente du ressort 82,comme on l'a expliqué"plus"haut. la figure 5 montre "également à titre d'exemple une cavité..-profilée 36a et une matrice dé profil complémentaire 22a faisant saillie en partie dans" la cavité lorsque le moule est fermé. Il est évident que les objets moulés produits par la vanne 35 d'alimentation et de retenue sont absolument exempts de bavures ;-lorsqu'ils sont éjectés du moule, ce qui évite toute opération ultérieure de rognage. r 72 06277 2126391 la présente vanne perfectionnée d'alimentation et de retenue pour le moulage par injection convient tout particulièrement pour mouler des pièces de dimensions petites' où moyennes. Egalement, le dispositif perfectionné selon i1invention permet de réaliser un 5 grand nombre de cavités (jusqu'à 1 28) dans le même ensemble de moulage à un écartement minimal de 28,6 mm entré "les centres. Cela n'est pas possible dans des machines classiques de moulage par injection qui exigent un minimum de 127 à 152 mm entre les centres des cavités individuelles. 10 l'ensemble de moulage perfectionné de la figure 1 pourrait être par exemple circulaire autour de l'axe 12 en permettant de ménager plusieurs cavités 36 circonférentiellement équidistantes autour de l'axe 12 dudit ensemble. Au cas où plusieurs cavités 36 sont ménagées dans la plaque supérieure 52, on prévoit plusieurs 15 canaux d'alimentation horizontaux 50 dans la plaque supérieure pour établir une communication avec les divers canaux individuels 66 des vannes d'arrêt. Etant donné que chaque cavité comporte sa propre vanne d'arrêt ou de retenue, aucun collecteur chaud n'est nécessaire pour 20 transporter la matière plastifiée dans les diverses cavités, la plaque supérieure 32 joue elle-même le rôle d'un collecteur chaud classique. Il est également évident que la vanne de retenue perfectionnée de la présente invention desservant les cavités individuelles 25 peut être commodément entretenue si nécessaire sans avoir à démonter tout ltensembie de moulage. Naturellement, 1*invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de 30 l'invention. 72 06277 2126391 REVENDICATIONS 1. Machine à mouler par injectionrcaractérisée enrfce qu'elle comporte des plaques supérieure et inférieure et au moins une cavité ménagée dans ces dernières, un premier canal ménagé dans 5 l'une des plaques pour acheminer la matière plastifiée vers la cavité, un second canal reliant le premier canal à la cavité, ce second canal présentant un orifice doseur près de la cavité, le premier canal coupant tangentiellement le second canal, une vanne disposée dans le second canal et destinée à ouvrir et fermer . 10 sélectivement l'orifice en réponse à une différence de pression pour interrompre l'écoulement de la matière plastifiée du second canal dans la cavité le long d'une ligne de séparation de cette dernière. 2» Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce 15 que la vanne est une vanne à pointeau. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un premier élément destiné à chauffer la matière plastique dans le premier canal à une température suffisante pour la maintenir à l*état fluide. 20 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un second élément destiné à chauffer la matière plastifiée contenue dans le second canal à une température suffisante pour la maintenir à l'état fluide. • 5. Machine selon la revendication t, caractérisée en ce 25 que le second canal est orienté de manière à former un angle droit avec le premier canal. 6. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second canal est orienté de manière à former un angle aigu avec le premier .canal. 30 7. Machine selon la revendication t, caractérisée en ce que le second canal est cylindrique et en ce que la vanne comporte un élément mobile axialement présentant des protubérances espacées radialement et destinées à glisser contre la surface interne du second canal.