Brevet FR2176792A1 — publié le 19731102

La présente invention se rapporte au moulage par injection d'élastomère à l'aide d'une machine à vis mobile à va-et-vient, et elle concerne plus particulièrement un réglage imprimé à l'alimentation de la vis pour régler précisément le débit d'alimentation de la machine à chaque cycle d'injection. On connaît des machines à vis mobiles à va-et-vient pour le moulage par injection tant de caoutchouc que de matières plastiques. Ces machines fonctionnent bien avec ces deux types de matière res, mais on constate que de la matière élastomère partiellement mastiquée a tendance à s'agglomérer dans la voie d'alimentation de la machine, ce qui réduit fâcheusement le débit d'alimentation de la machine. Lorsqu'on opère le moulage par injection à l'aide d'extrudeuses à vis mobile à va-et-vient, on constate que, pour la fabrication de gros articles pesants en élastomère, à section relativement épaisse, tels que des pare-chocs d'automobiles, on ne saurait tolérer des variations du débit d'alimentation. De plus, on ressent nettement le besoin d'une amenée positive synchronisée avec le fonctionne- ment de la vis pour la fabrication industrielle de pièces moulées ayant uniformément une haute qualité. La présente invention supprime les irrégularités du débit et répond à ce besoin. L'invention a pour objet un appareil pour le moulage par injection de matière élastomère à l'aide d'une machine à vis mobile à va-et-vient comportant une vis rotative mobile à va-etvient et une enveloppe allongée qui entoure la vis et présente une sortie près d'une extrémité et une entrée près de l'autre extrémité de la vis. Un moyen moteur est prévu pour faire tourner la vis à vitesse variable et un moule est fixé à l'enveloppe, des passages reliant la sortie de l'enveloppe à l'empreinte du moule. La matière élastomère arrive dans l'entrée sous forme de cordon plat, selon la demande de la vis, puis est mastiquée et chauffée dans l'enveloppe et entrainée par la vis vers l'avant de l'enveloppe, où elle s'accumule, imprimant à force à la vis un recul vers l'arrière de l'enveloppe, à l'encontre d'une contrepression. Ensuite, la vis se déplace en translation vers l'avant, injectant la matière élastomère dans le moule à travers les passages de liaison. Ce perfectionnement consiste à disposer le passage d'amenée transversalement à l'axe longitudinal de l'enveloppe de vis et à le confondre uniformément avec le caté d'aval, dans le sens de rotation de la vis, de la section transversale de l'enveloppe. Le passage d'amenée est muni d'un déflecteur de matière élastomère qui pénètre dans ce passage dont il longe la paroi d'amont sur presque toute sa longueur, sans couvrir toute sa largeur. La matière élastomère arrive verticalement à l'entrée du passage, à vitesse fixe, sous l'action d'un entraîneur de cordon qui comporte un rouleau, entrainé par moteur, directement superposé à l'entrée. Le cordon d'élastomère est assez rigide pour se soulever sur le rouleau d'amenée, quand la vitesse d'amenée excède la demande de la vis, et pour revenir s'appliquer pleinement contre la surface du rouleau, quand la demande coïncide avec la vitesse d'amenée. Le moteur d'entraînement du rouleau est relié à une commande qui l'actionne en réponse à la rotation de la vis. les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue de profil avec coupes partielles d'une machine à mouler par injection comportant les caractéristiques suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe de cet appareil, montrant le déflecteur en place dans le passage d'amenée et l'agencement de rouleaux de guidage coopérant avec le ~rouleau entraîneur de matière élastomère. L'appareil représenté comprend une charpente ou enveloppe 1 de support dans laquelle est monté un cylindre 2. Une vis non évasée 3, à double filet, est montée dans l'intérieur creux ou alésage du cylindre 2 et est mobile tant à va-et-vient qu'en rotation. L'intérieur du cylindre 2 définit une zone de mastication et de chauffage de la matière première FS qui y arrive, par un passage d'amenée 6, sous l'action d'un rouleau entraîneur de ruban 40 éventuellement moleté, mu par un moteur iK-2 relié à une commande 23. Comme le montre la figure 2, l'entraîneur de ruban comporte aussi deux rouleaux de guidage 44, 45 et un déflecteur semicirculaire 42, réglable en hauteur. En fonctionnement, on règle la vitesse du rouleau entraîneur 40 de façon que ce rouleau tourne à une vitesse superficielle un peu supérieure à la demande de la vis, de sorte qu'un léger mou apparaît dans la matière première pénétrant dans le passage 6. Cette matière première est un brin de cordon plat de matière élastomère assez rigide pour être verticalement auto-porteur. Cette propriété physique de la matière première assure, conjointement avec le mécanisme d'amenée, une amenée auto-régulatrice. Autrement dit, la vitesse d'amenée du cordon plat à partir du rouleau 40 s'ajuste automatiquement. Par exemple, si la vitesse d'amenée par le rouleau 40 excède la demande de la vis, le cordon plat se soulève sur le rouleau 40, ce qui réduit automatiquement le débit d'amenée et, quand la demande de la vis s'aligne avec la vitesse d'amenée par le rouleau 40, le cordon plat redescend sur la surface de ce rouleau. Le déflecteur 42 empêche le cordon plat de s'enrouleur sur le rouleau 44 lorsqu'il se soulève sur le rouleau 40. Le passage 6 est transversal à l'axe longitudinal du cylindre 2 et rejoint sans à-coups le côté d'aval, dans le sens de rotation de la vis de la section transversale du cylindre. On obtient ainsi une amenée dite "décalée" ou tangente à la vis 3. Dans le passage 6 est disposé un déflecteur de matière élastomère désigné par la référence générale 75, comportant une paroi inférieure 76 concentrique à la vis 3 et maintenue en place par un montant 77 fixé à l'enveloppe 1. Le passage 6 est de préférence rectangulaire, mais peut être éventuellement arrondi aux extrémités. Sa paroi 76 longe la paroi d'amont du passage 6 sur presque toute sa longueur, mais sans couvrir toute sa largeur. Un chapeau de cylindre 4 est fixé à une extrémité de l'enveloppe 1 et du cylindre 2, par des moyens appropriés tels que des boulons de machine (non représentés) pour définir une extrémité de la zone de mastication et de chauffage. Le chapeau 4 est traversé par un passage de sortie tel que représenté, communiquant avec un passage KR d'un ajutage 5, vissé dans un creux 38 du chapeau 4. L'enveloppe 1 présente à son autre extrémité une partie agrandie 7 dans laquelle s'étend un tronçon d'extrémité 12 de la vis 3. Un élément denté rotatif 8 est rigidement fixé sur le tronçon d'extrémité 12 de la vis 3. L'élément denté 8 engrène avec un élément denté fou axialement allongé 9, tourillonnant dans la partie agrandie 7. L'élément denté 9 engrène avec un pignon menant 10, calé sur un arbre menant 11, qui tourillonne aussi dans la partie agrandie 7 de l'enveloppe 1. L'arbre menant 11 est entraîné par un moyen moteur approprié tel qu'un moteur SI-1, relié à la commande 23 comme représenté. Le tronçon d'extrémité 12 de la vis 3 est muni d'un piston 13 coulissant dans une chambre cylindrique 14 définie par une partie 15 de la partie d'enveloppe agrandie 7. La chambre cylindrique 14 est remplie de fluide hydraulique et reliée à une source appropriée de fluide sous pression, telle qu'une pompe 18, à travers un conduit 16 et une soupape de réglage 17, manoeuvrée par la commande 23 par l'intermédiaire d'un conducteur 24. L'admission de fluide sous pression dans la chambre 14 amène de droite à gauche la vis dans la position représentée sur la figure 1. A son autre extrémité, la vis 3 présente un tronçon conique muni en surface d'un filet de vis 32. A ce tronçon conique sont juxtaposés un premier bossage circonférintiel 33 et un second bossage circonférentiel 37, séparés par un tronçon 35 de diamètre moindre. Un jeu préfixé sépare l'extérieur du bossage 37 de l'intérieur du cylindre 2. Le bossage 33 présente des canaux (ou fentes) longitudinaux 34, angulairement espacés, tels que représentés sur la figure 1. Un obturateur en forme de manchon 36, entourant le tronçon 35 de diamètre réduit, a le diamètre extérieur voulu pour épouser intimement la face intérieure du cylindre 2 et est assez court pour pouvoir se déplacer longitudinalement entre une position de contact avec le bossage 33 et une position de contact avec le bossage 37. Le cylindre 2 et l'enveloppe 1 sont munis de moyens propres à régler la température régnant dans la zone de mastication et de chauffage. Ces moyens comprennent une série de chemises chauffantes H longitudinalement réparties sur quatre zones le long du cylindre 2, entre le passage d'amenée 6 et le chapeau de cylindre 4, pour maintenir la répartition de température désirée. Du fluide chauffé circule dans les chemises chauffantes H sous la commande de moyens de réglage de chauffage HCI~I. Un conduit de réglage thermique supplémentaire 30 entoure le chapeau de cylindre 4 pour le chauffer ou le refroidir, selon les besoins. Une empreinte de moule 56 est définie par des structures coopérantes de pièce de moule fixe 53 et de pièce de moule mobile 54. La pièce de moule 53 est rigidement fixée, par des moyens classiques appropriés (non représentés) à un plateau fixe 61 et présente des passages 57 reliant l'empreinte du moule au canal d'un diffuseur 52, monté de manière amovible dans un évidement de la pièce de moule, comme représenté. les passages 57 comprennent des premières sections 58 et des secondes sections 59. Ces sections sont profilées uniformément et les secondes, 59, s 'évasent pour prendre une aire en section transversale supérieure à celle des premières sections 58, afin de permettre la dilatation thermique que la matière arrivant dans le moule subit sous l'effet de la chaleur engendrée par frottement et de la chaleur exothermique de durcissement.Les sections 59 ont en outre les dimensions voulues pour engendrer par frottement un supplément de chaleur préfixé. Le canal diffuseur 52 présente un passage qui coopère avec l'ajutage 5 et avec le passage étranglé liR pour établir à travers l'ajutage une libre communication avec l'intérieur du cylindre 2. Le plateau rigide 61 est rigidement relié à un support fixe 62 par une série de barres (ou tirants) 63. La pièce mobile 54 du moule est rigidement fixée, par des moyens classiques appropriés (non représentés) à un plateau mobile 68, muni de l'autre côté d'un piston 66 mobile à va-et-vient dans une chambre 65 remplie de fluide hydraulique. La chambre 65 est reliée par des conduits appropriés 69 et 71 à une source appropriée de fluide sous pression FIAPI, telle qu'une pompe commandée par une commande CM et par un minuteur, comme représenté. Le plateau mobile 68 est muni de coussinets que les barres 63 traversent pour guider le mouvement de la pièce de moule et du plateau mobiles. Des canaux 55 ménagés dans les pièces de moule fixe et mobile permettent la circulation dans ces pièces d'un milieu de transmission de chaleur destiné à régler la température de l'empreinte et des pièces du moule. Un dispositif 26 décelant le mouvement de la vis 3 est monté entre la couronne dentée 8 et la partie agrandie 7 de l'enveloppe et il engendre un signal proportionnel à l'amplitude du mouvement de recul de la couronne 8. Ce signal atteint la commande 23 par un câble 25. La commande 23 est elle-même reliée à la soupape 17 et aux moteurs 1t I-2 pour les régler. En fonctionnement, la vis 5 tourne sous l'action du moteur M-1 dans le sens indiqué par la flèche F sur la figure 1, à une vitesse préfixée pour mastiquer et chauffer la matière première par le passage d'amenée 6. Ses filets déplacent la matière en cours de mastication et de chauffage vers l'extrémité gauche, sur la figure 1, du cylindre 2, en la faisant passer entre le pourtour du bossage 37 de la vis et la face intérieure du cylindre 2 par l'évidement défini par le tronçon de diamètre réduit 35 de la vis, ce qui repousse à fond l'obturateur 36 vers la gauche, en l'appliquant contre le bossage 33 de la vis, puis -passer par les canaux 34 dans le jeu défini entre l'extrémité conique 32 de la vis et le chapeau 4 de cylindre.A mesure que cette matière pénètre -dans ce jeu, la vis se déplace progressivement vers la droite, la couronne dentée 8 glissant axialement le long du pignon fou allongé 9, jusqu'à accumulation de la quantité de matière désirée. La pression engendrée dans la matière par la rotation de la vis est assez forte pour faire glisser la vis 3 vers la droite et pour refouler du fluide du cylindre 14 au réservoir 19, à travers la soupape 17 et la pompe 18, inactive à ce stade. Toutefois, cette pression et la viscosité de la matière en cours de mastication et de chauffage sont insuffisantes pour faire traverser à la matière le passage étranglé iNR de l'ajutage 5. Si la viscosité était telle qu'il apparaisse des fuites, on pourrait prévoir pour les interdire un obturateur d'ajutage formé d'un tiroir. Le mouvement décrit par la vis 3 vers la droite déplace le plongeur du détecteur 26, qui envoie de ce fait un signal à la commande 23, laquelle augmente alors la vitesse du moteur M-I. La vitesse de rotation de la vis et l'effet exercé par les moyens HCM de réglage du chauffage du cylindre sont choisis de manière à porter et à maintenir précisément au cours d'un premier temps de durée préfixée, la température de la matière en cours d'accumulation à une valeur élevée, afin de rendre la viscosité de la matière accumulée dans le cylindre sensiblement aussi faible qu'on le peut, sans brûlure ni durcissement prématuré de la matière dans la zone de chauffage et de mastication. Quand la matière chauffée s'est accumulée en quantité désirée dans le cylindre 2, entre le tronçon conique 32 de la vis et l'ajutage 5, ce que décèle le détecteur 26, le moule étant fermé, le fonctionnement du moteur M-1 et la rotation de la vis s' ar- rêtent . Le fnctionnement du moteur M-2 et du rouleau 40 s'arrête simultanément et la pompe 18 ainsi que la soupape 17 interviennent pour envoyer rapidement du liquide sous pression du réservoir 19 dans la chambre 14. Le fluide sous pression arrivant dans cette chambre repousse vers la gauche le piston ig, qui entraîne la vis 3.Du fait de ce mouvement de la vis 3, l'obturateur 36 vient porter à droite contre le bossage 37 pour empeAcher la matière mastiquée de se déplacer vers la droite le long de la vis et, de plus, la quasi-totalité de la matière chauffée accumulée passe très rapidement dans l'empreinte du moule, à travers le passage étranglé NR de l'obturateur, le passage du diffuseur 52 et les passages 57 du moule.La pression du fluide envoyé dans la chambre 14 est assez forte et l'avance de la vis assez rapide, compte tenu des longueurs et sections des passages reliant l'intérieur du cylindre d'extrudeuse à l'empreinte du moule, pour que la matière subisse par frottement, en traversant ces passages, un échauffe,-,lent intérieur très accusé, gracie auquel elle durcit très rapidement en pénétrant dans l'empreinte du moule. La relation entre ladite pression et les dimensions des passages doit aussi faire en sorte que l'empreinte se remplisse au cours d'un second temps de durée préfixée, sensiblement avant l'apparition d'aucun durcissement. Avant que la matière ne pénètre dans l'empreinte, on maintient le moule à une température correspondant étroitement à celle de la matière arrivante, qui est une température de durcissement très rapide. On maintien le moule et la matière qu'il contient à cette température élevée pour provoquer dans toute la masse de matière un durcissement uniforme très rapide et suffisant pour qu'on puisse démouler la matière sans l'endommager sensiblement, au cours d'un troisième temps de durée brève préfixée. On ouvre le moule en envoyant du fluide sous pression du côté droit du piston 66, à partir du moyen de pompage y I de manoeuvre du moule, et en décompriïnant le côté gauche du piston 66. On retire la matière moulée pour lui faire subir un traitement ultérieur qui comprend habituellement un durcissement supplémentaire, opéré dans un four chauffé approprié, jusqu a obtention du degré final de durcissement. On referme le moule en décomprimant un conduit 71 et en envoyant par un conduit 69 du fluide sous forte pression du côté gauche du piston 66. On décomprime le côté droit du piston 13 au bout d'un délai suffisant, après remplissage de l'empreinte, pour permettre. à la matière de stimmobiliser dans les passages de l'ajutage 5 et du diffuseur 52. Au bout d'un délai préfixé après cette décompression, on amorce la rotation de la vis et l'accumulation de matière chauffée pour le remplissage suivant du moule. On choisit ce délai tel que, pendant que la matière finit de durcir dans l'empreinte, que le moule s'ouvre, qu'on démoule le moulage et que le moule se referme, la vis ait mastiqué, chauffé et accumulé la charge suivante de remplissage du moule, afin que le remplissage de l'empreinte puisse commencer sans un délai susceptible de provoquer un durcissement prématuré ou une brûlure dans le cylindre 2.Ce délai est déterminé par un minuteur approprié dont l'action est déclenchée pour tout effet en relation temporelle voulue avec la décompression de la matière contenue dans l'empreinte et dans les passages qui la desservent. La paroi 76 peut avoir diverses formes, mais on obtient des résultats particulièrement satisfaisants lorsqu'elle a, comme représenté sur la figure 2, la forme d'un secteur de cylindre concentrique à la vis 3 et peu distant de la vis. Cette forme est particulièrement indiquée parce qu'elle assure l'étalement de tout dépôt en cours de formation sur la surface de la vis, ce qui supprime pratiquement le problème résultant de la présence d'agglomérats sur la vis. Dans l'exemple choisi, la matière élastomère arrive sous la forme d'un cordon plat, mais on peut la subdiviser en rubans plus petits et, dans ce cas, la face verticale du support 77 dirigée vers le cordon, est modifiée pour présenter un certain nombre de nervures verticales guidant chacun des rubans jusqu'à la vis. REVEEDICAgIONS 1. Appareil d'alimentation pour machine à mouler par injection comprenant une vis rotative menée mobile à va-et-vient et une enveloppe allongée entourant la vis, cette enveloppe présentant une sortie voisine d'une extrémité et une entrée définissant un passage d'amenée transversal près de l'autre extrémité de la vis, et dans laquelle une matière élastomère arrive initialement à travers ladite entrée selon la demande de la vis, caractérisé en ce qu'un déflecteur de matière élastomère pénètre dans le passage d'amenée sur la quasi-totalité de sa longueur, mais sans couvrir toute sa largeur, et porte contre la paroi d'amont de ce passage, et en ce qu'un rouleau entraîné par moteur est directement superposé à l'entrée et porte contre le cordon plat pour l'introduire dans l'entrée, suivant un trajet vertical, à vitesse fixe, le cordon étant assez rigide pour se soulever sur le rouleau quand la demande est inférieure à la vitesse d'amenée et pour redescendre sur le rouleau quand la demande coincide avec la vitesse d'amenée. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un déflecteur situé près de la partie supérieure dudit rouleau, en ce que le cordon passe entre le déflecteur et le rouleau et en ce que le déflecteur maintient le cordon tout près du rouleau. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau présente une surface moletée.