Brevet FR2325490A1 — publié le 19770422

L'invention concerne un dispositif de maintien en pression de la matière injectée et de nourrissement pour une machine de moulage par injection de matière plastique et un procédé dtin- jection utilisant ce dispositif de maintien en pression. On entend ici par "matière plastiquen, toute matière pouvant entre injectée ou extrudée, telle que polymères, métaux à l'é- tat plastique; matières organiques ou minérales sous forme de pâte Au cours de l'opération dtinjection d'une matière plastique, il est nécessaire de maintenir, après l'injection proprement dite de la matière dans le moule, une certaine pression dans le pot d'injection et le moule afin de faire pénètrer la matière dans toutes les parties du moule. De même des quantités additionnelles de matières peuvent autre nécessaires pour effectuer le nourrissement de la pièce en cours de solidification. Ces opérations sont particulièrement importantes dans le cas des polymères cristallins où la variation discontinue de volume entre l'état liquide et l'état solide nécessite un maintien de pression et un nourrissement de la pièce d'autant plus long que la pièce est plus épaisse. Dans le cas de résines qui gardent une certaine rigidité à haute température, l'ouverture du moule peut s'effectuer après cristallisation sans délai supplémentaire pour le refroidissement de la pièce, le polymère étant suffisamment rigide mdme à haute température pour supporter le démoulage.Il serait donc possible d'accroître la productivité de la machine en raccourcissant le cycle de fonctionnement de cette machine qui se trouve disponible pour une nouvelle injection très rapidement après l'injection pré cédente, si la plastification pouvait se faire pendant le temps de maintien en pression du pot d'injection et du moule. Les machines utilisées jusqu'à présent comprennent un dispositif de plastification en communication avec la chambre renfermant le dispositif d'injection ou meme confondu avec le dispositif d'injection constitué par la vis de plastification, cette vis étant poussée vers l'avant par un vérin hydraulique pour effectuer l'injection de la matière plastifiée dans le pot d'injection et dans le moule. L'injection et le maintien en pression étant effectués par le dispositif d'injection et la chambre d'injection étant maintenue sous pression pendant le temps du maintien, ces machines ne peuvent pas effectuer la plastification pendant le maintien en pression, ce qui crée une perte de temps dans le cycle de fonctionnement de la machine qui n'a donc qu'une productivité inférieure0 Dans le cas où c'est la vis de plastification elle-mAme qui effectue l'injection, le maintien de pression est également effectué par cette vis qui n'est donc pas disponible, au moment du maintien de pression pour effectuer la plastification de la charge suivante. On connatt d'autre part des machines d'injection de matière plastique qui comprennent un transfert latéral destiné à augmenter la capacité dtin- jection de la machine.Ces transferts latéraux comprennent une chambre de transfert communiquant latéralement avec le pot d'injection et un piston de poussée généralement actionné par un vérin hydraulique destiné à chasser dans le pot d'injection la matière plastique qui a rempli la chambre de transfert en début d'injection0 Ces transferts latéraux présentent l'inconvénient de créer des zones de stagnation du produit, le balayage de la chambre de transfert n'étant pas intégral pendant le cycle. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de maintien en pression de la matière injectée et de nourrissement pour une machine de moulage par injection qui permette d'effectuer la plastification d'une nouvelle charge de matière pendant le maintien en pression et le nourrissement du moule rempli de matière injectée et permette ainsi de prolonger le temps de maintien en pression suffisamment pour l'obtention d'une pièce parfaite sans compromettre le rendement de la machine et qui soit tel qu'il n'y ait pas de stagnation de matière plastique dans une réserve de matière en dérivation sur le pot d'injection, ce dispositif permettant également d'appliquer, sur la matière, une pression de maintien et de nourrissement tout à fait indépendante de la pression d'injection. Dans ce but, l'invention propose un dispositif de maintien en pression de la matière injectée et de nourrissement du moule pour une machine de moulage par injection de matière plastique, cette machine comprenant : - un dispositif de plastification de la matière - au moins un dispositif d'injection disposé dans une chambre all- mentée en matière plastique par le dispositif de plastification - un conduit d'injection mettant en communication la chambre du dis positif d'injeôtion et le moule - un clapet de fermeture de ce conduit, caractérisé par le fait qui il est constitué par un transfert comprenant une chambre de faible capacité débouchant latéralement dans le conduit d'injection entre le clapet de fermeture et le moule et un piston de balayage de la chambre, dont l'extrémité, en bout de course est saillante dans le conduit d'injection, ce piston étant relié pour son actionnement à un vérin dont le cylindre est alimenté en fluide par un circuit de commande comprenant au moins une source de fluide, des moyens pour faire varier la pression du fluide délivré par cette source et des dispositifs de commande de l'alimentation du vérin en fluide soit à une première pression, dite pression maximale, le piston de balayage étant alors saillant dans le conduit d'injection malgré la pression de la matière en cours d'injection, soit à 7me seconde pression inférieure à la pression maximale, dite pression réduite, le piston étant alors en retrait dans la chambre de transfert pendant l'injection et le maintien en pression, les dispositifs de commande actionnant en outre un dispositif de mise à l'atmosphère du vérin. On va maintenant décrire à titre d' exemple non limitatif un mode de réalisation hydraulique du dispositif selon l'invention en se reportant aux figures jointes en annexe0 la figure 1 représente une coupe verticale de la partie avant d'une machine d'injection de matière plastique à laquelle est adjoint un dispositif de maintien de pression suivant l'invention. Les figures 2 à 6 représentent de façon schématique le circuit hydraulique d'actionneient du dispositif de maintien et cer taines parties de la machine d'extrusion au cours des différentes phases constituant une opération complète d'injection. La figure 7 est un schéma montrant de façon comparée le déroulement dans le temps d'une opération d'injection avec une la- chine classique et avec une machine équipée d'un dispositif de maintien suivant l'invention. Sur la figure 1 on voit une machine d'injection comprenant un bâti 10 présentant une face d'appui du moule à l'intérieur duquel pénètre une buse d'injection 11. La buse d'injection 11 est en communication par son alésage central avec le conduit d'injection 12 sur lequel vient se monter latéralement le dispositif de maintien 14. L'extrémité arrière du conduit d'injection est en communication avec la partie de sortie 16 de la chambre5 ou a lieu la plastification par rotation de la vis 17. Cette chambre 15 joue également le rôle de chambre d'injection. Entre l'extrémité de sortie de la chambre de vis et l'extrémité d'entrée du conduit dtinjection un clapet sphérique 20 dans un logement 13 permet la fermeture de la connuni- cation entre la chambre de vis et le conduit d'injection.Le dispositif de maintien en pression 14 comprend une chambre 18 de faible capacité communiquant latéralement avec le conduit d'injection 120 Dans cette chambre se déplace un piston 19 permettant le raclage de la matière sur toute la longueur de la chambre par son extrémité qui débouche dans le conduit 12 lorsque le piston 19 est en position basse. L'autre extrémité de ce piston est reliée au piston 21 d'un vérin 22 mobile dans une chambre qui est rendue étanche par rapport an cylindre 180 Le piston 21 se déplace dans le corps du vérin 22 entre les deux extrémités 23 et 24 de ce corps de vérin qui constitue des butées limitant le déplacement du piston 190 Le vérin d'actionnement à double effet du piston est relié à un circuit hydraulique de commande par des ouvertures 25 et 26. On ta maintenant décrire une opération d'injection effectuée en utilisant la machine d'injection équipée du dispositif de maintien de pression suivant l'invention en se reportant aux figu res 2 à 6. La figure 2 représente l'état des principaux organes de la machine d'injection et des électro-vannes du circuit hydraulique d'alimentation du vérin de commande du piston du transfert de maintien de pression, pendant l'injection proprement dite de la matière plastique depuis la chambre de vis jusqu'au moule par l'intermédiaire du conduit d'injection~ Au départ de l'injection deux minuteries T1 et '1 sont mises en fonctionnement.Le fonctionnement de la minuterie 1 maintient l1electro-vanne 1 excitée, l'électro-vanne I met en communication avec une source de fluide hydraulique à une pression que nous appelleronss pression maximale la chambre du vérin 30 commandant le déplacement par translation de la vis d'extrusion provoquant l'injection de matière dans le conduit d'injection 123 le clapet 20 étant poussé vers l'avant par le flot de matière plastique injectée0 L'électro-vPnme 3 met en communication la même source de fluide hydraulique à pression maximale avec la chambre du vé- rin 22 qui commande le déplacement du piston 19 vers le bas jusqu'à ce que son extrémité vienne déboucher à l'intérieur du pot d'injection. Le déplacement du vérin 19 jusqu'à ce que son extrémité vienne à l'intérieur du pot d'injection 12 opère un raclage complet du cylindre 18 dans lequel il ne peut donc subsister aucune réserve de matière plastique provenant d'une injection précédente, ces produits de raclage étant envoyés dans le pot d'injection et mélangés à la matière chaude plastifiée injectée par la vis 17 lors de son mouvement de déplacement en translation vers l'avant0 Les dimensions relatives du piston du vérin de poussée 30 et du transfert 14 sont prévues de telle sorte que le mouvement vers le bas du piston 19 et son maintien en position basse puissent avoir lieu en début d'ln- jection malgré la pression de la matière injectée. La figure 3 représente schématiquement la position des principaux organes et l'état des électro-vannes du circuit hydraulique de commande du transfert et du piston d'injection dans une phase ultérieure de 11 opération d'injection. Au début de cette phase l'arrêt de la minuterie T'1 a provoqué l'excitation de l'électro- vanne 4. L'électro-vanne 4 commande la mise à l'atmosphère du vérin de commande du piston de transfert. L'électro-vanne 1 étant toujours excitée l'injection par poussée du vérin 30 sur la vis 17 se poursuit. La pression étant devenue nulle dans le vérin de commande du piston 19, ce piston est repoussé vers le haut par la matière sous pression remplissant le pot d'injection jusqu'à ce que la partie supérieure du piston 19 vienne en contact avec l'extrémité 24 de la chambre du vérin 22 formant butée pour le piston 21 et le piston 19 qui lui est relié. La chambre 18 du transfert est alors remplie de matière plastique sous pression. La figure 4 représente schématiquement les différents organes de la-machine d'injection et ltétat des électro-vannes du circuit hydraulique dans une phase ultérieure de l'injection0 L'arrdt de la minuterie TI, en début de cette nouvelle phase, provoque le démarrage d'une minuterie T20 La minuterie T2 maintient excitée l'é lectro-vanne 1 et met sous tension les électro-vannes 3 et 5.L'électro-vanne 5 met en fonctionnement la valve de réduction de pression 6 et l'excitation de I'électro-vanne 3 met en communication le vérin de commande du piston du transfert avec le fluide à pression réduite ayant traversé la valve de réduction de pression, Le transfert ainsi alimenté en fluide à pression réduite agit par l'intermédiaire du piston 19 sur la matière contenue dans la chambre 18 et maintient une certaine pression dans la conduite d'injection et le moule de telle sorte que la pièce en cours de moulage possède une plus grande homogénéité et que toutes les parties du moule soient remplies de matière plastique. En mArne temps le fluide à pression réduite remplit l'ac cumulateur de pression 7 intercalé dans le circuit de commande du transfert, Sur la figure 5, on voit ltétat des organes de la machine et des électro-vannes du circuit hydraulique dans une phase ultérieure du cycle correspondant à la mise en pression de la matière, avec accomplissement simultané de laplastification d'une nouvelle charge de la matière. L'arrêt de la minuterie T2 provoque le démarrage de la minuterie 3 qui met sous tension l'électro-vanne 2. L'excitation de l'électro-vanne 2 provoque la mise à l'atmosphère du vérin 30 commandant le mouvement de translation de la vis 17 et 11 alimentation du moteur hydraulique 31 entrainant, par l'intermédiaire des engrenages 32 et 33, la vis 17 en rotation pour provoquer la plastification d'une charge de matière plastique introduite dans la chambre de vis 150 Les électro-vannes 3 et 4 n'étant plus sous tension, le circuit d'alimentation du vérin de poussée du piston du transfert est isolé et ce vérin est soumis à la pression du fluide hydraulique remplissant l'accumulateur de pression 7 c'està-dire un fluide sous une pression égale à la pression réduite.La poussée du piston 19 sur la matière plastique contenue dans la chambre 18 et le conduit d'injection 12 provoquent le recul du clapet sphérique 20 jusqu'au fond de son logement 13, ce clapet étant plus équilibré par la pression de la matière injectée par la vis 17. Le conduit d'injection se trouve donc isolé de la chambre de vis. La mise en fonctionnement du moteur hydraulique 31 par ltélectro-vanne 2 permet donc d'effectuer la plastification d'une nouvelle charge de matière dans la chambre de vis 10 isolée du conduit d'injection. La vis 17 n'étant plus maintenue vers l'avant par la pression exercée par le vérin 30 recule à mesure que la matière plastifiée s'accumule dans la partie avant de la chambre de vis.Pendant que la plastification se déroule on peut maintenir de façon tout à fait indépendante de cette opération la pression dans le conduit dtinjection et le moule par l'intermédiaire du piston 19 du transfert, la pression étant fournie par le fluide hydraulique remplissant l'accumulateur 7. La minuterie T3 est réglée de façon que le temps de nourrissement de la cavité du moule soit suffisant en fonction de la qualité de la pièce souhaitée, En particulier, on peut réaliser une pression de maintien qui est totalement indépendante de la pression d'injection, ce qui permet de maîtriser l'opération de maintien et de nourrissement quelles que soient les conditions d'injection. Sur la figure 6, les différents organes sont représentés pendant la phase dlouverture du moule, d'éjection de la pièce et de fermeture du moulez L'arrat de la minuterie T3 provoque l'excitation de l'électro-vanne 4 qui met le vérin de commande du transfert à l'atmosphère. La pression sur la matière tombe alors à zéro, ce qui permet l'ouverture du moule. L'alimentation côté tige du vérin à double effet 22, provoque une dépression dans la chambre 18 qui évite l'écoulement du produit à l'extrémité de la buse d'injection 11 après l'ouverture du moule. Après extraction de la pièce et fermeture du moule, la presse d'injection est de nouveau prête pour une nouvelle opération. Sur la figure 7, montrant le déroulement dans le temps d'une opération d'injection avec une machine classique dans sa partie supérieure et, par comparaison, avec une machine munie d'un dispositif de maintien de pression suivant l'invention dans sa partie inférieure, on voit qu'une réduction importante de durée du cycle de fonctionnement de la machine provient du fait que toute la phase de plastification a lieu pendant la phase obligatoire de maintien en pression. La plastification ayant lieu en temps masqué, à temps de maintien égal en pression, le dispositif suivant l'invention permet une réduction considérable de la durée du cycle de fonctionnement de la presse d'injection ou permet un maintien en pression plus long sans augmentation de la durée du cycle de fonctionnement ou mA- me avec une durée inférieure. Mais l'invention ne se limite pas à l'exemple de rée sa t ou es tion qui vient d'être décrit, elle en comprend au contraire/les variantes. C'est ainsi que le circuit hydraulique de commande du piston du transfert 19, du piston de poussée 30 de la vis 17, et du moteur hydraulique de commande de rotation de la vis 17 peut autre réa- lisé de manière différente du circuit décrit dans l'exemple précédent. On peut, par exemple, utiliser des éléments pneumatiques à la place des éléments hydrauliques pour réaliser le circuit de commande. On peut également utiliser plusieurs sources de fluides à des pres sions différentes. il est possible également d'utiliser comme signaux de déroulement commandant les différentes phases du cycle, à la place de signaux délivrés par des minuteries et liés au temps de déroulement de l'opération, des signaux délivrés par des dispositifs mécaniques tels que des cames et liés au déplacement des organes mobiles du dispositif ou encore des signaux délivrés par des manostats et liés à la pression soit de la matière, soit du fluide de commande. Toutes les combinaisons possibles de ces différents modes de réalisation de la commande des différentes phases de l'opération sont également possibles et rEntrent dans le cadre de l'invention. Le dispositif suivant l'invention peut s'appliquer aussi bien dans le cas des machines classiques que dans le cas des machines dites à "carrousel" où un dispositif d'injection commun alimente toute une série de moules disposés approximativement suivant un cercle et réunis au dispositif d'injection par des conduits dtin- jection obturables par un clapet. REVEEDICATIONS 1.- Dispositif de maintien en pression de la matière injectée et de nourrissement du moule pour une machine de moulage par injection de matière plastique, cette machine comprenant - un dispositif de plastification de la matière plastique - au moins un dispositif d'injection disposé dans une chambre ali mentée en matière plastique par le dispositif de plastification - un conduit d'injection mettant en communication la chambre du dis positif d'injection et le moule et un clapet de fermeture de ce conduit, le dispositif de maintien en pression étant constitué par un transfert comprenant une chambre de faible capacité débouchant latéralement dans le conduit d'injection entre le clapet de fermeture et le moule et un piston de balayage de la chambre, relié pour son actionnement à un vérin dont le cylindre est alimenté en fluide par un circuit de commande comprenant au moins une source de fluide, caractérisé par le fait que le circuit de commande comporte en outre des moyens pour faire varier la pression du fluide délivré par la source de fluide et des dispositifs de commande de l'alimentation du vérin en fluide soit à une première pression, dite pression maximale, le piston de balayage étant alors légèrement saillant dans le conduit d'injection malgré la pression de la matière en cours d'injection, soit à une seconde pression inférieure à la pression maximale, dite pression réduite, le piston étant alors en retrait dans la chambre du transfert pendant l'injection et le maintien en pression, les dispositifs de commande actionnant en outre un dispositif de mise à l'atmosphère du vérin. 2.- Dispositif de maintien de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston du transfert est relié à un vérin hydraulique dont le cylindre reçoit pour l'actionnement du piston un fluide hydraulique à partir dlune source à la pression maximale par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique comprenant une valve de réduction de pression, un accumulateur de pression, un dispositif de mise à llatmosphère et des électrovannes de commande de l'alimentation du cylindre du vérin. 3.- Dispositif de maintien de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de commande du vérin relié au piston du transfert est réalisé sous la forme d'un circuit pneumastique 4.- Procédé de moulage par injection de matière plastique utilisant la machine d'injection équipée d'un dispositif de maintien de pression suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il consiste à effectuer successivement - l'injection d'une première charge de matière plastifiée dans le conduit à partir de la chambre du dispositif d'injection, le vérin d'actionnement du transfert de maintien de pression étant alimenté en fluide à la pression maximale pendant la première phase de 1' in- jection où le piston du transfert est saillant dans le conduit dtin- jection malgré la pression de la matière injectée et mis à l'atmosphère pendant une deuxième phase de l'injection où la matière plastique pénètre dans la chambre de transfert, - le maintien de pression dans le conduit d'injection et le moule et l'apport de complément de matière par le piston du transfert, le vérin d'actionnement de ce piston étant alimenté en fluide à pression réduite et la pression étant relachée sur le dispositif d'injection au cours de cette phase, la pression exercée sur la matière plastique par le piston du transfert provoquant alors la fermeture du clapet placé sur le conduit d'injection, et simultanément au maintien de pression, dès que la fermeture de ce clapet est réalisée, - la plastification d'une nouvelle charge de matière par le dispositif de plastification alimentant en matière plastifiée la chambre d'injection isolée du conduit d'injection par le clapet de fermeture, la pression étant maintenue sur le piston d'actionnement dutransfert pendant une durée indépendante de la durée de plastification, enfin, - l'ouverture du moule, l'éjection de la pièce et la fermeture du moule, le vérin d'actionnement du piston du transfert étant mis à 1' atmosphère