Brevet FR2236630A1 — publié le 19750207

La présente invention a trait à des perfectionnements aux machines pour le travail des matières plastiques. La méthode normale de plastification des matières theXmoplas- tiques pour le moulage par injection et ltexbrusion consiste à chauffer des granulés de matière à la température requise de plastification en chauffant avec des colliers de chauffage électrique un cylindre métallique à fortes parois, qui agit comme volant thermique, à travers lequel on fait passer les granulés pour les chauffer, et ainsi les plastifier pendant leur passage. Cette méthode de chauffage, bien que très largement employée, présente certains inconvénients, provenant de la large masse thermique de métal utilisé dans le cylindre de l'unité de chauffage. Ainsi, à la fois les temps de chauffage et de refroidissement sont excessivement longs, tandis qu'il y a également une très lente réponse quand on demande une variation de température.- Une autre difficulté surgit de la nécessité de placer ltélément chauffant très près de 11 orifice hors duquel doit être éjectée la matière thermoplastique plastifiée, avec pour résultat que, afin de maintenir le volume à un minimum, on utilise des colliers de chauffage électrique minces, si bien qu'ils sont facilement endommageables et, en fait, brûlent s'il nty a pas virtuellement 100 % de contact avec le volant thermique. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en utilisant une méthode de chauffage pour les matières plastiques dans le moulage par injection ou les machines à extru selon, et dans laquelle la chaleur est a#menée beaucoup plus directement à la matière plastique à chauffer, sans besoin dtutiliser un gros volant thermique. Selon la présente invention, une machine pour le travail des matières plastiques comprend une voie de passage dans laquelle doit être plastifiée la matière plastique, un conduit de chauffage disposé dans la voie de passage axialement à elle, et des moyens pour le chauffage d'une extrémité du conduit de chauffage On connalt des conduits de chaleur dans lesquels un tube hermétiquement scellé et revêtu d'une fine toile métallique et contient une petite quantité d'un liquide vaporisable. Lors de ltem- ploi du conduit de chaleur, une extrémité est chauffée pour vaporiser à cette extrémité le liquide, qui est retenu dans le tube scellé, et qui circule le long de ce tube à l'état de vapeur, pour se condenser contre les parois refroidies du conduit éloignées de la source de chaleur.Le liquide condensé, par action capillaire le long de la toile métallique, retourne ensuite à la source de chaleur où il est évaporé à nouveau de manière continue.Alors que, d'une manière générale, les matériaux du conduit et du fil métallique, ainsi que le fluide particulier utilisés seront choisis en fonction de la température à laquelle on demande au conduit de chaleur de fonctionner, on peut obtenir des conduits de-chaleur appropriés pour emploi avec des machines de plastification des matiè res thermoplastiques, en utilisant de l'acier inoxydable, ou, de pré- férence, du bronze phosphoreux, pour la toile métallique capillaire, et de l'eau comme fluide. On peut utiliser de manière satisfaisante un tel conduit de chaleur pour chauffer des matières plastiques à une température comprise entre deux cents et deux cent cin- quante degrés. Dans un mode de réalisation préférentiel, la voie de passage pour la matière plastique comportera des moyens d'alimentation, par exemple une vis sans fin ou une tige pour faire avancer la matière le long de la vote de passage jusqu'à unefilière d'extrusion ou à un moule. Si cela est nécessaire, le conduit de chaleur peut être construit pour fournir un gradient de température sur sa longueur et cela est souhaitable dans les cas où l'on peut exiger une température plus basse à l'extrémité aval du courant de la voie de passage qu'aux autres points de cette voie où intervient l'apport principal de chaleur à la matière qui doit être plastifiée.L'emploi d'un conduit de chaleur permet un temps de chauffage et de refroidissement substantiellement plus court et permet également une réponse rapide aux variations de température pouvant êtretexigées etre pour mettre en route la machine. La spurce de chaleur peut/prévue tout à fait indépendante de la machine d'extrusionou de moulage elle-méme, ce qui permet à la construction de cette machine d'être robuste,permet aussi à celle-ci d'être commodément située aux fins d'entretien. L'invention va maintenant être décrite, à titre dzexemple, avec référence au dessin d'accompagnement, dans lequel - la figure 1 illustre une tête d1extrusion mettant en oeuvre l'invention, - la figure g illustre une tête de moulage mettant en oeuvre l'invention. Si l'on se réfère au dessin, la figure 1 montre une tête d'extrusion comprenant un fût cylindrique 1, contenant une voie de pas sage 2 pour 1'extrusion, conduisant à une filière d'extrusion ), à partir d'une trémie 4 pour l'alimentation en granulés de matière plastique. Stétendant axialement au centre de la vote de passage 2, on trouve un conduit de chaleur 7, dont l'une des extrémités se situe au-delà de l'extrémité arrière de la voie de passage. Une vis sans fin d'extrusion 5, actionnée par une poulie motrice 6, est montée dans la voie de-passage autour du conduit de chaleur 7. Un organe de chauffage 8 est adapté sur 11 extrémité arrière du conduit de chaleur 7, où il se prolonge depuis la tête d'extrusion. La figure 2 illustre une tête de moulage dans laquelle une tige 17 est mue, dans un sens et dans l'autre, par l'action d'un piston hydraulique 22, à l'intérieur d'une voie de passage 12 dans un fût cylindrique 11. Une trémie 14 pour granulés de matière plastique s'ouvre dans la voie de passage 12, tandis qu'à l'extrémité de dégagement de la voie de passage, il est disposé un moule 21. Un conduit de chaleur 17 s'étend axialement dans'la voie de passage à travers la tige 20 et se prolonge à partir de ltextrémité arrière de la tige pour se relier avec ltorgane de chauffage 18. Le mode de fonctionnement aussi bien de la tête d'extrusion que de la tête de moulage sont semblables. Les granulés de matière plastique à plastifier sont amenés de la trémie 4 ou 14 dans les voies de passage respectives 2 ou 12, où ils sont chauffés à la température de plastification par de la chaleur fournie à partir des organes de chauffage 8 ou 18 par la voie des conduits de chaleur 7 ou 17. Le conduit de chaleur fournit la chaleur, dans le cas de la tête d'extrusion, soit directement à la matière plastique, soit à la vis sans fin qui est elle-meme en contact avec la matière plastique. Dans le cas de la tête de moulage, la chaleur est fournie directement, à partir du conduit de chaleur, à la matière plastique, à l'intérieur de ra voie de passage 12, en aval de la tige 20. Par suite de l'apport de chaleur très direct à la matière à plastifier par le conduit de chaleur, on peut obtenir une réponse rapide à un apport de chaleur, du fait que celle-ci est prélevée directement à la surface où elle sera le plus efficace. Le conduit de chaleur peut être construit pour présenter un gradient de température, le long de sa longueur tel qu'on puisse atteindre un effet recherché de faible réduction dans l'apport de chaleur, à ltextrémité du conduit de chaleur. Cela est obtenu en utilisant plusieurs fluides de travail différents à l'intérieur dtun même conduit de chaleur. Le gradient de température est en fait un certain nombre de petites plages de température nées du fait que chacun des fluides de travail existe à la même pression. Cette pression doit être la pression de vapeur saturante du fluide considéré, par conséquent chaque fluide doit se condenser à une température différente pour donner la même pression de vapeur saturante. R E V E N D I C A T I O N S R EVENDICATIONS 1/ Une machine à travailler les plastiques comprenant une voie de passage dans laquelle la matière plastique doit être plastifiée, et un organe de chauffage pour fournir de la chaleur de plastification à la matière dans la voie de passage, caractérisée en ce qu'un conduit de chaleur s'étend axialement le long de la voie de passage et que 1 organe de chauffage est agencé pour chauffer une extrémité du conduit de chaleur. 2/ Une machine, selon revendication 1, caractérisée en ce que l'une des extrémités du conduit de chaleur se prolonge à l'exté- rieur de la voie de passage, l'organe de chauffage étant situé extérieurement à la voie de passage. 3/ Une machine suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par la présence de moyens d'alimentation sur la voie de passage, pour le transfert de la matière plastique le long de la voie de passage 4/ Une machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen d'alimentation comprend une tige. 5/ Une machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen d'alimentation comprend une vis sans fin 6/ Une machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le conduit de chaleur est agencé pour fournir un gradient de température sur sa longueur avec une température plus basse à ltex rémité aval de la voie de passage qu'aux points intermédiaires de la voie de passage où doit intervenir l'apport principal de chaleur à la matière à plastifier. 7/ Une machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par la réunion, à l'extrémité aval de la voie de passage, avec un moule ou une filière d'extrusion.