Brevet FR2143409A1 — publié le 19730202

L'invention concerne les appareils à plastifier et les appareils d'injection de matériaux thermo-soudables et élastomères. Jusqu'à présent, on a utilisé principalement quatre types d'appa reils pour réaliser ces opératiors. Le premier type est une boudineuse à vis utilisant la pression donnée par la vis pour provoquer l'injection. Ltin- convénient majeur de ce premier type d'appareils est qutil ne peut etre em ployer qu'à faible pression. Le deuxième type d'appareils est du genre "vis-piston" , dans le quel la vis fait également fonction de piston. La force de la vis est une fonc tion de la plus petite racine de son diamètre, lequel est généralement nette ment plus petit que le trou du cylindre dans lequel elle est montée. C'est ainsi que les pressions d'injection sont généralement limitées au maximum à 1800 K par cm2 Le troisième type d'appareils comprend une unité séparée de pré plastification du type à vis, montée en amont d'une unité d'injection à piston On peut utiliser de la sorte des pressions d'injection particulièrement éle vées. Cependant, dans ce type d'appareils, le matériauntant ne correspond pas au matériau entant immédiatement auparavant dans l'appareil.C'est dire qu'une certaine quantité de matériau reste constamment dans la chambre ce qui peut conduire à sa pré-vulcanisation ou tout simplement à sa dégra dation. Le quatrième et dernier type d'appareils généralement utilisé est décrit dans le brevet britannique N0 1 166 061. Il correspond au même type que précédemment c'est-à-dire qu'il comprend une unité de pré-plasti fication à vis alimentant en matériau à injecter une unité d'injection à piston. Dans ce dernier type, il est souvent nécessaire de n'injecter qu'une petite quantité de matériau et ceci en fonction du volume total de la chambre d'in jection. C'est dire que le débit de matériau à injecter à travers une section transversale de la chambre est variable. Le débit de matériau est plus fai ble à proximité des parois de la chambre d'injection qu'au centre de ladite clle et il peut en résulter dans certaines zones, et notamment près de l'ori fice de sortie de l'unité d'injection,, une pré-vulcanisation ou une altération du matériau. L'objet de la présente invention est de proposer un appareil de pré-plastification et d'injectionlalliant les inconvénients mentionnés. L'appareil selon l'invention est formés'une unité de pré-plastification ef d'une unité d'injection, comprenant un cylindre muni d'un orifice de sortie et un piston se déplaçant dans le cylindre, un conduit pour le transfert du matériau de l'unité de pré-plastification au cylindre de l'unité d'injection et des moyens pour faire avancer le cylindre vers l'orifice de sortie en réalisant l'injection, le piston étant réalisé de façon à s'éloigner de orifice de sortie grace à la pression existant dans le cylindre lors de l'alimentation en matériau à travers ledit conduit, et une valve empêchant le matériau de retourner dans l'unité de pré-plastification par ledit conduit lors de l'injection réalisée par le piston L'invention sera mieux comprise à l'aide d'une forme d'exécution préférée de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue de coté en élévation del'#sreilde pré-plastification et d'injection. La figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une coupe longitudinale selon la ligne III-III de la figure 1 La figure 4 est une coupe longitudinale selon la ligne IV-IV de la figure 1 La figure 5 est une partie d'une coupe à plus grande échelle de l'extrémité d'injection de l'appareil représenté à la figure 1 Selon les figures l'appareil comprend un bâti 1 et des supports d'extrémité 2 entre lesquels sont placés deux rails de guidage 3 d'une unité de pré-plastification référencée dans son ensemble en 4. L'unité de pré-plastification 4 comprend un bloc de fonte 5 comprenant deux oreilles 6 à travers lesquelles sont disposés les rails de guidage 3. Le bloc 5 est constitué de deux cylindres 7 ayant leurs axes longitudinaux parallèles à l'axe général de l'appareil, disposés de part et d'autre de celui-ci et à même distance Les cylindres 7 sont reliés à leurs extrémités arrières par une partie 8 munie d'un trou central dans lequel est logé un pallier 9 aouunrarbre 10 entrarné à son extrémité arrière par un arbre de transmission d'un moteur hydraulique 11 placé à ] 'arrière du bloc 5. La partie 8 est rendue solidaire du cylindre de pré-plastification 13 par l'intermédiaire d'une plaque 12. Le cylindre 13 est entouré de radiateurs Une vis 15 placée à l'intérieur du cylindre 13 et adaptée au diamètre de ce cylindre est solidaire de l'extrémité avant de l'arbre 10. Le cylindre de pré-plastification 13 est pourvu à son extrémité arrière d'une conduite d'entrée, non représentée, pour l'alimentation en élastomères ou en matériaux plastiques. La partie avant du cylindre 13 est solidaire d'un piston 16 comprenant un conduit axial 17t aligné avec la vis 15. L'extrémité arrière du conduit axial 17 est évasée et peut coopérer avec l'extrémité avant conique de la vis 15. Une valve de non retour 18 est montée à l'extrémité avant du conduit. 17. Le piston 16 coulisse dans un cylindre d'injection 19 définissant une chambre d'injection20 entourée de moyens de chauffage 21. Une buse d'injection 22 est placée à l'extrémité avant du cylindre d'injection 19 et comporte également des moyens de chauffage 23 sur sa périphérie externe. L'ouverture 24 de la buse d'injection 22 est inclinée à son extrémité intérieure de façon à être alignée avec un élément de fermeture ayant la forme d'une tige 25 pouvant glisser dans un trou oblique de la paroi de la buse et étant actionnée par un dispositif 26 à piston et cylindre et un levier 26a agis la sant sur4 > artie externe de la tige 25 (figure 5). Un support transversal 27 maintient le cylindre d'injection 19 d'une part et, à chacune de ses extrémités, une tige de piston 28, placée longitudinalement et dirigée vers l'ar rière de l'appareil. AI' extrémité arrière de chaque tiVe 28 est placé un piston 29 monté dans le cylindre 7 correspondant. L'ensemble piston 29 cylindre 7 est en outre monté de façon étanche. L'appareil comprend enfin une barre d'attache transversale 30 solidaire de l'extrémité avant du cylindre de pré-plastification 13 et munie à ses extrémités opposées de supports 31 à travers lesquels coulissent les tiges 28. Pour l'utilisation on place d'abord l'appareil de façon que la buse d'injection 22 s'applique sur l'orifice d'entrée d'un moule d'injection non représenté Le volume cylindrique à l'avant de chaque cylindre 7 est ensuite compressé afin de déplacer vers l'avant le bloc 5 et les éléments qui lji sont solidaires ce qui a pour effet de faire rentrer tonzplètenzent le piston 16 dans la chambre d'injection 20. Le matériau à injecter est ensuite introduit dans le cylindre de pré-plastification 13 par la conduite mentionnée Le matériau est rendu plastique par les radiateurs 14 lors de son cheminement à travers le cylindre 13 et sous l'action de la vis 15. Le matériau plastique est ensuite forcé de traverserle conduit 17 pratiqué dans le piston 16 pour arriver dans la chambre d'injection 20 , via la valve 18.La pression exercée dans la chambre 20 par le matériau plastique entraîne le piston 16 et les éléments qui lui sont solidaires dans la position rétractée montrée aux figures 3 et 4. Il est clair d'après ce qui précède que l'appareil peut être utilisé pour fournir la quantité de matériau plastique désirée et qu'en conséqiience le piston 16 se rétracte de telle sorte que le volume effectif de la chambre d'injection 20 est égal à la quantité de matériau à injecter.Lorsque la quantité exacte de matériau à injecter est contenue dans la chambre d'injection 20, la tige 25 est mise en position ouverte grâce au dispositif 26 à cylindre et piston Ensuite, le piston et les cylindres 7 sont de nouveau mis sous pression pour déplacer le piston 16 vers la buse d'injection 22 et réaliser finalement l'opéra- tion d'injection dans laquelle la totalité du matériau contenu dans la chambre d'injection 20 passe à travers l'ouverture 24 de la buse 22.-La valve 18 de non retour évite que le matériau revienne par l'intermédiaire du conduit 17 dans le cylindre 13 lors de cette opération d'injection. Il est clair que le matériau plastique entrant d'abord dans la chambre d'injection 20 est le premier à la quitter ce qui minimise le risque de prévulcanisation ou d'altération du matériau. On pourra remarquer que la présente invention est applicable non seulement pour l'inje ction de polymères synthétiques mais également pour l'injection de caoutchouc ou d'autres matériaux élastomères sous forme de bandes ou sous forme granulaire. Si on désire alimenter l'appareil en matériaux élastomères sous forme de bandes, on utilisera de préférence une unité d'alimentation telle que celle décrite dans la demande de brevet britannique No 29 666/71 intitulée "Perfectionnement relatif aux appareils de plastifica -- tion". Dans une variante, l'ouverture 24 de la bu se peut s'ouvrir lorsque la buse d'injection 22 est pressée sur le moule devant recevoir le i%i# riau. IJ ouverture 24 peut se fermer egalelnent lorsque l'on retire la buse 22 dudit rnoule. La vis 15 peut être déplace #xieleiile-#t au moyen d'un dispositif a piston et cylindre, non représenté, ainsi qu'il est décrit dans le brevet britannique N0 1 166 061. L'appareil qui utilise un piston et un conduit monté à l'avant d'nne unité de pré-plastification et ledispositif actionnant le piston dans le cylindre par déplacement du piston des appareils à plastifier permet au système dit "à vis-piston" d'être utilisé à des pressions beaucoup plus élevées que les pressions d'utilisation actuelles et d'élargir très largement le champ des procédés de moulage par injection. REVENDICATIONS 1 - Appareil de pré-plastification et d'injection, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de pré-plastification, une unité d'injection composée d'un cylindre muni d'un orifice de sortie du matériau à injecter, un piston se déplaçant dans le cylindre, un conduit disposé dans le piston permettant le transfert du matériau de l'unité de pré-plastification au cylindre de l'unité d'injection, des moyens permettant de faire avancer le piston vers l'orifice de sortie en réalisant l'injection, ledit piston étant conçu de façon à se rétracter du faitpela pression existant dans le cylindre lors de l'alimentation en matériau à travers ledit conduit, et une valve empêchant le matériau de retourner dans l'unité de pré-plastification par ledit conduit lors de l'opération d'injection réalisée par le piston 2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de préplastification porte le piston de l'unité d'injection coulissant dans le cylindre d'injection. 3. - Appareil selon 1' une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité de pré-plastification comprend une vis d'alimentation mobile en rotation à l'intérieur d'un cylindre muni de moyens de- chauffage, ledit cylindre étant muni d'une conduite d'entrée adjacente à une extrémité de ce cylindre et permettant l'introduction du matériau plastique et une conduite de sortie placée à l'extrémité opposée et reliée à l'ouverture d'entrée du conduit dans le piston de l'unité d'injection. 4. - Appareil selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que l'unité de pré-plastification comprend des moyens à piston et cylindre permettant le mouvement relatif de l'unité de pré-plastification par rapport à l'unité d'injection, le ou les cylindres desdits moyens se déplaçant en même temps que l'unité de pré-plastification tondis que le ou les pistons desdits moyens sont dans une position relative fixe par rapport à l'unité d'injection. 5. - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ou les pistons sont montés à l'extrémité d'une tige dont l'autre extrémité est adjacente à l'unité d'injection,et en cequ'une barre d'attache transversale de l'unité de préplastification coulisse sur le ou lesdites tiges afin de guider l'unité de préplastification par rapport à l'unité d'injection 6. - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie du cylindre d'injection 'orne un conduit incliné à son extrémité intérieure de façon à pouvoir recevoir un élément de fermeture ayant la forme d'une barre pouvant glisser obliquement à travers la paroi du cylindre d'injection.