Brevet FR2336222A1 — publié le 19770722

L'invention concerne un procédé pour fabriquer des pièces moulées ayant la dureté du cuir à partir d'une matière céramique, dans lequel la matière céramique plastique est injectée sous pression dans la cavité de moulage d'un moule pouvant être ouvert. Une telle matière céramique peut être par exemple un mélange de quartz, kaolin, feldspath, eau et produits d'addition connus qui donne la porcelaine ou la faïence. Dans les procédés connus pour le moulage par injection de matières céramiques, on a traité jusqu'ici des matières possédant une teneur en humidité d'au moins 20% en poids, de préférence 22 à 25 en poids, telles qu'elles sont disponibles après le processus de préparation habituel au moyen d'un filtre-presse. Etant donné que les pièces moulées constituées par des matières présentant cette teneur en humidité sont difficilement manipulables, avant le démoulage il faut d'abord éliminer l'eau de la pièce moulée jusqu'à obtenir une teneur en humidité égale au maximum à 17%, c1est-à-dire jusqu'à ce qu'elle ait la consistance ou dureté du cuir.Pour pouvoir éliminer l'eau, il est nécessaire d'utiliser des moules complètement poreux qui en général sont constitués par une résine synthétique avec des matériaux de remplissage et des liants (voir demande de brevet allemand publiée sous le numéro 2 361 033). De tels moules ont cependant une grande tendance à s'user et par conséquent une durée de vie faible. En outre, le processus d'élimination d'eau prolonge le temps de séjour dans le moule et des coulées ou traînées inopportunes se forment sur les pièces moulées ainsi fabriquées. La présente invention a pour but un procédé du type mentionné ci-dessus, dans lequel il n'est plus nécessaire d'éliminer l'humidité, de sorte qu'il est possible d'utiliser des moules métalliques non poreux et d'obtenir des cycles temporels plus courts. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que durant l'injection d'une quantité de matière céramique adaptée à la pièce moulée devant être fabriquée, les moitiés du moule sont maintenues à une très faible distance l'une de l'autre de sorte que l'on n'obtient qu'un remplissage partiel de la cavité de moulage, et qu'ensuite le moule est fermé du côté d'injection puis les moitiés de moule sont rapprochées l'une de l'autre dans la position finale où elles forment la cavité de moulage qui correspond à la pièce moulée finie. Ce procédé permet notamment de traiter également des matières céramiques possédant une teneur en humidité inférieure à 20%, de préférence de 12 à 16%, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'éliminer l'humidité et que l'on peut obtenir tout de suite des pièces moulées ayant la consistance du cuir et ne présentant pas de coulées, sans avoir à prendre des mesures supplémentaires (voir Demande de brevet allemand publiée sous le nO 1 912 774). La répartition de pression uniforme souhaitée dans la matière céramique se trouvant dans la cavité de moulage et la structure uniforme résultante de la pièce moulée finie sont assurées par le déroulement en plusieurs phases du procédé.Etant donné qu'une pression est exercée sur la matière se trouvant dans la cavité de moulage non seulement à partir du côté d'injection lors de l'injection, mais également après le remplissage partiel de la cavité de moulage sous l'action du déplacement relatif des moitiés de moule, il n'apparat pas de phénomènes de frottement empêchant la propagation de la pression dans la matière et on obtient un compactage homogène. Suivant une variante avantageuse du procédé, après la réunion des moitiés de moule on peut encore exercer une pression supplémentaire ou respectivement à partir du côté d'injection, sur la matière se trouvant dans la cavité de moulage, pour contribuer à l'égalisation de la structure agglomérée. Suivant une autre variante avantageuse du procédé on fait varier la vitesse d'injection pendant le processus d'injection. Ceci permet d'agir sur la structure et la densité de la pièce moulée. On peut par exemple imaginer, au cours du processus d'injection, de maintenir tout d'abord la vitesse d'injection à une valeur élevée de manière que la matière ait une densité relativement élevée dans les zones marginales de la cavité de moulage et que le front de fluage soit stabilisé, puis de réduire la vitesse d'injection de manière à diminuer la densité dans la zone d'injection. Suivant la forme de la pièce moulée à fabriquer, la réunion des moitiés de moule et éventuellement la pression exercée en plus à partir du côté d'injection réalisent une égalisation de pression. Dans le procédé suivant l'invention, du fait qu'il n'y a pas besoin d'éliminer de l'humidité, les moules massifs habituels peuvent être réalisés en métal et ont une durée de vie nettement plus importante que les moules en matière synthétique poreux sensibles. En outre, le procédé permet d'obtenir des pièces moulées ayant la consistance du cuir sans élimination d'eau et par conséquent avec un cycle plus court, étant donné que la matière possède a priori une teneur en humidité réduite correspondant à l'état ayant la consistance du cuir. On peut agir dans une large gamme sur la densité et la structure des pièces moulées ainsi fabriquées, valeurs qui peuvent surtout être maintenues constantes dans toute la pièce moulée. Dans le cadre du procédé suivant l'invention, il est possible de réaliser le démoulage par séparation électrique. Les moitiés de moule, qui sont isolées électriquement l'une par rapport à l'autre et par rapport au cylindre d'injection, sont reliées aux pôles opposés d'une source de courant. De ce fait, de façon connue, la pièce moulée ayant la consistance ;u cuir se sépare de la cavité de moulage (voir par exemple la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le n" 1 683 934). Ceci se révèle avantageux dans les cas où il est à craindre que la matière plastique colle au moule. Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on peut utiliser des machines de moulage par injection qui permettent une réunion commandée des moitiés de moule. Des dispositifs de fermeture de moules de ce type sont connus. On peut utiliser par exemple un dispositif de fermeture de moules dans lequel le moule est tout d'abord placé, au moyen d'un dispositif d'actionnement, de manière que les moitiés de moule se trouvent à la faible distance mutuelle souhaitée, après quoi entre en fonction un dispositif à tampons presseurs qui ferme le moule (voir le brevet allemand nO 25 16 018.3). Pour la mise en oeuvre des autres phases du procédé suivant l'invention, notamment pour exercer la pression supplémentaire après la fermeture du moule, l'invention vise une machine de moulage par injection dans laquelle une broche disposée coaxialement par rapport à l'alésage du cylindre d'injection est montée de façon coulissante dans un élément d'injection, par exemple une vis sans fin ou un piston qui peut coulisser dans un cylindre d'injection, cette broche pouvant coulisser de façon étanche dans l'alésage et sa face frontale constituant, dans sa position extrême la plus avancée, une partie de la paroi délimitant la forme de la cavité de moulage. Grâce à cette réalisation, il est possible, après le dosage de la matière céramique, et le remplissage partiel de la cavité du moule, de fermer très rapidement le moule du côté d'injection par avance de la broche dans l'alésage, et éventuellement, par application d'une force sur la broche, d'exercer la pression souhaitée sur la matière céramique se trouvant dans la cavité de moulage. Dans cette position de la broche, celle-ci agit comme un dispositif anti-refouleur de sorte que, immédiatement après la fermeture du moule, les processus de dosage et de préparation nécessaires pour le cycle d'injection suivant peuvent commencer dans le cylindre d'injection. Etant donné que la face frontale de la broche dans sa position avancée se trouve de niveau avec la paroi délimitant la cavité de moulage et en constitue une partie, on peut fabriquer des pièces moulées sans jet de coulée. La face frontale de la broche peut également être munie d'un poinçon imprimant le nom de la société du fabricant de pièces moulées de manière que -comme cela est courant pour les articles en céramique-, le poinçon de la société apparaisse par exemple sur la face inférieure de la pièce moulée. On peut cependant également utiliser la broche pour compenser les variations de pression en avançant plus ou moins cette broche suivant la quantité déterminée par le dosage. Enfin, la broche dans la position avancée empêche un assèchement de la matière céramique se trouvant dans le cylindre d'injection lors d'un arrêt momentané de la machine. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, donnés dans un but non limitatif, et qui représentent un mode de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'unité d'injection et du moule d'une machine de moulage par injection suivant l'invention, les éléments de la machine de moulage par injection qui ne sont pas nécessaires à la compréhènsion de la présente invention étant supprimés; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale, à échelle agrandie, du mécanisme d'entraînement de la broche; la figure 3 représente, également à échelle agrandie, le couplage de la tête d'injection du cylindre d'injection et du moule. L'unité d'injection représentée sur la figure 1 constitue une partie d'une machine de moulage par injection et est couplée aux autres éléments de cette machine de façon connue de manière à effectuer correctement des processus d'injection. L'unité d'injection comporte un cylindre d'injection 1 dans lequel un élément d'injection, se présentant sous la forme d'une vis sans fin 2, est monté de façon à pouvoir se déplacer axialement et à pouvoir tourner. La rotation de la vis est réalisée par l'intermédiaire d'un engrenage droit 3, et le déplacement axial de la vis est réalisé par l'intermédiaire d'un agencement hydraulique à piston et cylindre 5, 4. Pour permettre le dosage d'une quantité de matière correspondant à la pièce moulée, on prévoit, de façon connue, une commande à interrupteur fin de course pour le piston 5 de la vis sans fin. La matière céramique est amenée dans le cylindre d'injection I par l'intermédiaire d'une trémie 7 dans la zone inférieure de laquelle est prévue une conduite de dégazage 8. La conduite de dégazage 8 communique avec une source de vide non représentée et sert à débarrasser la matière céramique pénétrant dans le cylindre 1 des inclusions gazeuses. Un autre dégazage de la matière peut être effectué en plus (ou exclusivement) par l'intermédiaire d'un raccord de dégazage 9. Sur l'extrémité avant du cylindre d'injection 1 est montée, au moyen d'une bride, une tête d'injection 10 (figure 3) qui est également couplée rigidement, au moyen de vis 11, à un moule 12. La tête d'injection 10 comporte un alésage 13. La vis sans fin 2 comporte un perçage axial traversant 14 dans lequel peut coulisser axialement une broche 15 comportant à son extrémité avant une partie 16 de diamètre plus important agissant à la manière d'un piston. La broche 15 est actionnée par l'intermédiaire d'un autre dispositif 17 à cylindre et à piston (figure 2), au moyen duquel la broche 15 peut être avancée et reculée activement. Le dispositif 17 à cylindre et à piston comporte un cylindre 18 et un piston 19 coulissant dans ce cylindre et pouvant être chargé des deux côtés par un fluide sous pression. Le piston 19 est vissé sur l'extrémité arrière d'une tige de couplage 15' pour la broche 15; le prolongement de la tige de couplage 15', dont le diamètre est plus faible, traverse la plaque d'extrémité arrière ou fond 20 du cylindre 18.Les références 21, 22 désignent des conduites d'amenée et d'évacuation pour le fluide sous pression du cylindre 18. Le cylindre 18 est couplé, par l'intermédiaire d'un manchon de réglage 23, avec un boîtier 24 qui se raccorde au cylindre 4 pour l'actionnement de la vis sans fin. Le manchon de réglage 23 permet de régler le cylindre 18 et par conséquent la position de la course du piston 19. De cette manière, la course du piston 19 peut par exemple être déterminée de manière que dans sa position extrême avant la face frontale de la partie 16 de diamètre plus important, agissant à la manière d'un piston, de la broche 15,se trouve de niveau avec la surface frontale avant de la tête d'injection 10 (voir figure 1). Dans cette position, la face frontale de la partie 16 agissant à la manière d'un piston -ainsi que celle de la tête d'injection 10- constitue une partie de la paroi délimitant une cavité de moulage ménagée dans le moule 12.La longueur de la course du piston 19 peut être réglée au moyen de contre-écrous 25 qui sont vissés sur un prolongement 26 traversant la partie extrême avant du cylindre. Le moule 12 est constitué par deux moitiés de moule qui sont fixées sur des plaques de fixation 30, 31. La plaque de fixation 31 peut etre déplacée le long de longerons 33, au moyen d'un dispositif de fermeture de moule 32 qui n'est représenté que très schématiquement. Les moitiés du moule 12 sont isolées l'une par rapport à l'autre du point de vue électrique dans le plan de séparation. Une couche d'isolement électrique est également disposée entre la plaque de fixation 30 et la moitié de moule qui lui est associée, et la tête d'injection 10 est également isolée du point de vue électrique par rapport à la plaque de fixation 30. Finalement, il n'y a pas de liaison électrique entre la partie 16, servant de piston, de la broche 15, et l'alésage 13. Pour cela, la partie 16 est revêtue d'une couche isolante ou est elle-même en un matériau isolant du point de vue électrique. Le procédé suivant l'invention est avantageusement mis en oeuvre de la façon suivante Au moyen de la fixation par vis du manchon de réglage 23, le cylindre 18 est réglé de manière que, dans la position avancée, la face frontale de la partie 16 de diamètre plus important, qui sert de piston, de la broche 15, ferme exactement la surface frontale de la tête d'injection 10. La moitié de moule fixée sur la plaque de fixation mobile 31 est rapprochée de l'autre jusqu'à ce qu'elle se trouve à une très faible distance (de par exemple 0,5 à 2 mm lors de la fabrication d'une assiette suivant la fig. 1). Le dispositif à interrupteur fin de course pour le déplacement axial de la vis sans fin 2 est également réglé de manière que, lors de la course de la vis sans fin, une quantité de matière céramique, dosée avec précision et correspondant à l'assiette devant être fabriquée, se trouve injectée dans la cavité du moule par l'intermédiaire de l'alésage 13. Le cylindre d'injection 1 contient une matière céramique sous une forme plastique avec une teneur en humidité de 16%. La broche L-- avec sa partie 16 de diamètre plus important qui sert de piston est ramenée dans le perçage axial 14 de la vis sans fin 2, c'est-à-dire que le piston 19 se trouve dans sa position extrême arrière. En appliquant une pression au piston 5, on déplace la vis sans fin 2 vers l'avant dans le cylindre d'injection 1, de sorte qu'une quantité de matière céramique déterminée par la course du piston 5 est injectée dans la cavité du moule 12, par l'intermédiaire de l'alésage 13. Etant donné que cette quantité est adaptée à l'assiette devant être fabriquée et que les moitiés de moule ne sont pas totalement fermées, la matière céramique injectée ne remplit pas complètement la cavité du moule; elle n'atteint pas par exemple la zone du bord.Dès que la vis sans fin a atteint sa position extrême avant, le piston 19 est également chargé par un fluide sous pression de sorte que la broche 15 sort et que la partie 16 de diamètre plus important et servant de piston pénètre dans l'alé- sage Etant donné que la section transversale de la partie 16 de diamètre plus important correspond exactement à celle de l'alésage 13, le moule se trouve fermé. En même temps que le moule 12 est fermé, par avance de la partie 16 de diamètre plus important dans l'alésage 13, ou immédiatement après, le dispositif 32 de fermeture du moule est actionné de sorte que maintenant les moitiés de moule sont complètement rapprochées dans la position de fermeture mutuelle. De ce fait, et par suite de l'application d'une pression par la broche 15, la matière céramique se trouvant dans la cavité de moulage s'y répartit uniformément. La pression agissant sur la matière céramique à partir du côté d'injection peut être commandée par une pression correspondante appliquée au piston 19. Etant donné que les mécanismes d'entraînement pour la vis sans fin 2 et la broche 15 sont indépendants l'un de l'autre, pendant l'intervalle de temps durant lequel une pression est exercée par la broche 15 sur la masse se trouvant dans la cavité de moulage, la vis sans fin peut déjà être ramenée en arrière pour commencer la phase de dosage suivante. Egalement en même temps, une tension électrique peut être appliquée aux deux moitiés de moule pour commencer le processus de démoulage. Après ouverture du moule 12, on peut par conséquent enlever une pièce moulée ayant la consistance du cuir qui peut être manipulée dans la mesure où elle peut être amenée à un poste de traitement ultérieur, par exemple pour la cuisson, sans danger d'endommagement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour fabriquer des pièces moulées ayant la dureté du cuir à partir d'une matiere céramique, dans lequel la matière céramique plastique est injectée sous pression dans la cavité de moulage d'un moule pouvant être ouvert, caractérisé en ce que durant l'injection d'une quantité de matière céramique adaptée à la pièce moulée devant être fabriquée, les moitiés du moule sont maintenues à une très faible distance l'une de l'autre de sorte que l'on n'obtient qu'un remplissage partiel de la cavité de moulage, et qu'ensuite le moule est fermé du côté d'injection, et les moitiés de moule sont rapprochées l'une de l'autre dans la position finale dans laquelle elles forment la cavité de moulage qui correspond à la pièce moulée finie. 2.- Pijcédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la réunion des moitiés de moule, une pression est exercée sur la :z-ti-zre céramique se trouvant Jans la cavité de moulage, à partir du côté d'injection. 3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, carac térise en ce que la vitesse d'injection.est modifiée durant le processus d'injection. 4.- Machine de moulage par injection pour fabriquer des pièces moulées en matière céramique, notamment pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemnae, comportant un cylindre d'injection et un élément d'injection pouvant coulisser à l'intérieur, par exemple un piston ou une vis sans fin, qui injecte la matière céramique plastique dans la cavité de moulage d'un moule par l'intermediaire d'un alésage, en ce qu'une broche (15) disposée coaxialement avec l'alésage (13) est montée de façon à pouvoir coulisser dans l'élé- ment d'injection (2), cette broche pouvant pénétrer et coulisser de façon étanche dans l'alésage (13) et sa face frontale formant une partie de la paroi délimitant la cavité de moulage lorsque cette broche se trouve dans sa position extrême avancée. 5.- Machine de moulage par injection suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la broche (15) peut être actionnée par un mécanisme d'entraînement (17) agissant indépendamment du mécanisme d'entraînement (4,5) de l'élément d'injection (2). 6.- Machine de moulage par injection suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le moule (12) est constitué par un matériau métallique non poreux, par exemple de l'acier. 7.- Machine de moulage par injection suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la tête d'injection (10) comportant l'alésage (13) est couplée rigidement au moule (12) et constitue elle-même une partie de la paroi délimitant la cavité de moulage. 8.- Machine de moulage par injection suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la partie (16) de la broche (15) pouvant être introduite dans l'alésage (13) présente un décrochement en direction de l'arbre de la broche (15). 9.- Machine de moulage par injection suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que les moitiés de moule peuvent être reliées aux pôles opposés d'une source de tension électrique et sont isolées électriquement l'une par rapport à l'autre et par rapport au cylindre d'injection (1), et qu'au moins la partie (16) de la broche (15) pouvant pénétrer dans l'alésage (13) est isolée électriquement par rapport à l'alésage (13) ou est constituée par un matériau non conducteur du point de vue électrique.