Brevet FR2425318A1 — publié le 19791207

La présente invention est relative aux buses d'inJection de matière plastique et, pus particulièrement5 aux buses dites de moule, clest-à-dire celles qui sont adaptées directement sur un moule à mono ou multi-empreintes pour assurer le transfert de la matière à injecter entre la buse de presse et l'empreinte délimitée par le moule. La réalisation de pièces par injection de matière synthétique à l'état plastique dans une empreinte d'un moule peut etre effectuée à un court de production d'autant plus bas que la cadence d'injection est grande. A cette fin, il est habituel de maintenir un écart relatif entre la température de la buse de moule et la température du moule, de manière à permettre un refroidissement rapide de la matière injectée et, par conséquent, une cadence d'injection plus grande, En général, il est courant de maintenir cet écart de température en faisant circuler à l'intérieur du moule un fluide de refroidissement, tel que de l'eau, Une telle technique, si elle est satisfaisante pour résoudre le problème d'abaissement de température du moule d'injection, pose en revanche un problème tout aussi crucial en amont de la ligne dtinjection car le prélèvement de calories à l'intérieur du moule, par l'intermédiaire du fluide de refroidissement, a également pour effet d'abaisser la température du nez de buse de moule. Il se produit alors à l'intérieur du nez et, plus particulièrement, au niveau extreme du conduit de circulation que ce dernier délimite5 une gélification de la matière entre deux phases d'injection successives. Cette gélification forme un bouchon perturbant, voire, dans certains cas, s'opposant au bon écoulement de la matière à llétat plastique lors d'une opération dsinjec- tion ultérieure. Pour éviter ce refroidissement localisé de la matière au droit du nez de la buse de moule, il est courant d'associer à la buse de moule un moyen de chauffage permettant de relever la température du corps de buse, de manière à fournir à la matière à l'état plastique,remplissant l'intérieur du corps, un apport de calories afin de compenser le refroidissement du au contact avec le moule et s'opposer ainsi à la gélification de la matière. En pratique, on a constaté qu'une telle technique ne donnait pas entière satisfaction car il était nécessaire d'élever de façon importante la température de la buse de moule pour supprimer le risque de gel de la matière et obtenir un écoulement plastique acceptable.Mais l'apport d'une masse importante de calories a pour effet d'élever la température de la matière séjournant dans la buse au voisinage de la température maximale acceptable, ce qui a tendance à produire une carbonisation de la matière dans les zones de moindre circulation à l'intérieur de la buse. Pour tenter de résoudre le problème initialement posé en supprimant les inconvénients de la technique de chauffage localisé, on a proposé également de conformer le nez de buse de manière à réduire le plus possible le contact de surface entre le nez et le logement de réception offert par le moule. Dans cette optique, on a proposé de décolleter au maximum le nez proprement dit pour ne laisser subsister à sa périphérie qu'une collerette cylindrique de faible épaisseur chargée d'assurer le centrage de la buse de mol dans l'empreinte ménagée pour la recevoir dans le moule. On a également proposé de décolleter l'épaulement annulaire de raccordement entre le nez et le corps de buse proprement dit, de façon à ne laisser subsister qu'une portée annu laire de faible largeur destinée à prendre appui sur la face ou le fond de logement du moule. Une telle technique permet certes de réduire la surface de contact et, par conséquent > l'échange ou le prélèvement de calories par conduction, mais possède, par contre5 un inconvénient majeur tenant au fait que les faibles sur- faces de centrage et d'appui ne permettent pas d'assurer longtemps les fonctions pour lesquelles elles sont prévues, Ceci se traduit, dans le temps, et notamment lorsque la pression exercée par la buse de presse est élevée, par un jeu relatif de la buse de moule par rapport au moule, amenant un déplacement axial et/ou une excentration préjudiciables au bon déroulement des phases d'injection.De tels inconvénients, graves pour un moule mono-em preinte, sont bien évidemment rédhibitoires pour des moules multi-empreintes, étant donné que les déplacements pouvant être accusés par les différenteS buses de moule ne sont jamais du meme ordre et conduisent, par conséquent, à des perturbations de fonctionnement bien plus grandes encore, Un autre inconvénient de la technique ci-dessus réside dans le fait que îe décolletage du nez de buse de moule a pour effet de réduire l'épaisseur de métal dudit nez et > par conséquent, de diminuer les caractéristiques de con ductibilité thermique.Pour assurer un apport convenable de calories en bout de nez entre deux phases d'injection pour éviter le gel de la matière, il est donc nécessaire de recourir à un surchauffage du corps de buse, de manière à compenser cette faible conductibilité, Mais ce surchauffage présente, bien entendu, les memes inconvénients que mentionnés précédemment, c'est-àdire les risques non négligeables et relativement fréquents de carbonisation de la matière à l'état plastique séjournant dans le corps de buse de moule entre deux phases d'injection, La présente invention vise justement à apporter une solution au problème ci-dessus en proposant une nouvelle réalisation d'un corps de buse faisant intervenir une barrière thermique s 'étendant dans la partie du corps de buse correspondant à l'interface avec le logement complémentaire de réception du moule, de manière, d'une part, à réduire le plus possible le prélèvement de calories dû au refroidissement du moule, d'autre part, à éviter l'obligation de surchauffage du corps de moule en vue de supprimer les risques de carbonisation et aussi, de façon-non négligeable, de réduire l'énergie électrique consommée à cette fin et, d'autre part encore, à rendre possible l'usinage ou l'exécution d'un corps de buse comportant un nez offrant une masse suffisante pour posséder des caractéristiques de conductibilité particulièrement bonnes qui permettent d'améliorer les conditions de maintien en température à l'état plastique de la matière synthétique par une consommation d'énergie plus faible encore. Conformément à l'invention, le corps de buse d'injection de matière plastique comportant un nez offrant un orifice d'injection et monté avec effet de centrage et d'appui dans un logement de réception ménagé dans le moule pour communiquer par son orifice avec l'empreinte délimitée par le moule est caractérisé en ce que le nez du corps de buse est conformé de façon à délimiter une surface d'appui et une surface de centrage complémentaires à un siège et à un alésage présentés par le logement et comportant une couche d'un oxyde métallique formant une barrière thermique interposée, après montage de la buse, entre le moule et la matière constitutive du nez. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence au dessin annexé qui montre, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation montrant, pour faciliter l'objet de l'in vention, un montage de buse de moule sur un moule multi-empreintes > confor méni#nt à la technique connue. La.fig, 2 est une coupe-élévation partielle illustrant, à plus grande echelle, un exemple typique de réalisation selon la technique antérieure. La fig, 3 est une coupe-élévation analogue à la fig. 2 illustrant l'objet de l'invention, De façon à mieux illustrer l'objet de l'invention et permettre l'analyse comparative de la caractéristique technique préconisee, la fig. i montre un montage classique faisant intervenir un moule 1, par exemple à deux empreintes 2 qui sont chacune desservies par une buse de moule 3 montée dans un logement de réception 4 ménagé par le moule 1, Les buses de moule 3 sont munies chacune d'un collier chauffant 5 relié à une ligne d1elimentation 6 qui peut entre individuelle ou commune aux deux buses de moule, L'Ren- tation en matière plastique des buses 3 est assurée par l'intermédiaire d'un bloc de distribution 7 qui est interposé entre le moule 1 et un plateau fixe de presse 8 par l'intermédiaire de pastilles g. Le bloc de distribution 7est pourvu d'un siège 10 d'appui du nez de la buse de presse, non reprEsentBe, ce siège communiquant avec un circuit interne de circulation Il ménagé de façon convenable dans le bloc de distribution 7 pour aboutir aux buses de moule 3 De façon classique, le moule 1 comporte des canaux 12 de circulation d'un fluide de refroidissement chargé de prélever les calories apportées au moule par la matière injectée sous forme plastique à l'état chaud, de manière à assurer le refroidissement rapide de cette dernière en vue de permettre un démoulage rapide et l'obtention de cadences d'injection s élevées, Le refroidissement du moule 1 a pour conséquence qu'il tend àprovoquer également le refroidissement des buses de moule 3 et, dans une moindre mesure, du bloc de distribution 7 qui est généralement mimi, bien que cela ne soit pas représenté, de cannes, crayons ou cartouches de chauffage maintenant ledit bloc à une température suffisante pour compenser le prélèvement de calories et conférer à la matière plastique transitant des caractérIstiques constantes de plasticité. La fig. 2 montre que pour résoudre le problèrne du prélèvement de calories dans le moule et du refroidissement relatif du nez 3a de chaque buse 3, il est généralement prévu de réaliser ledit nez 3a selon un profil différent de celui du fond 4a du logement 4 chargé de recevoir et de permettre la mise en place de la buse de moule 3. I1 est également prévu aussi d'usiner de toute manière convenable, le nez. de manière à lui faire comporter un bourrelet annulaire 13 développant une portée cylindrique extérieure 14 de faible étendue axiale s'étendant concentriquement à l'axe longitudinal du corps de buse et destinée à assurer le centrage de ce dernier en coopérant avec un alésage complémentaire 15 délimité par le fond 4a du logement de réception 4.De préférence, il est courant de réaliser le bourrelet 13 de manière qu'il ne possède, en plus de la faible surface de contact de la portée 14, qu'un pied 16 de faible épaisseur le reliant au nez 3a du corps de buse 3. Supplémentairement, il est en général prévu de décolleter l'épaulement 17 de raccordement du nez 3a au corps de buse 3 de façon à ne laisser subsister, dans la face annulaire orthogonale à llaxe longitudinal du corps, qu'un rebord 18 annulaire de faible étendue radiale qui est chargé de coopérer en appui axial avec un siège de butée 19 formé dans le raccordement entre le fond 4a et le logement 4. La réalisation décrite et représentée ci-dessus a pour but de réduire le plus possible la surface d'appui du corps de buse sur le siège 19, ainsi que celle de centrage par rapport à l'alésage 15 du logement 4 La réduction de la surface de contact entre le corps de buse et le moule est destinée à réduire le plus possible la transmission de calories par conduction entre le corps 3 et le moule 1#et > par conséquent, à diminuer le prélèvement de calories effectué par le refroidissement du moule, de manière à pouvoir maintenir des conditions de température optimales à l'intérieur du corps de buse 3.On con çoit qu'une telle réalisation conduit à diminuer notablement les caractéristiques de résistance mécanique du nez de corps de buse, ce qui se traduit par une plus faible durée de vie par suite de la détérioration des portées d'appui et de centrage qui ne manque pas d'intervenir, quels que soient les traitements thermiques de durcissement prévus, au bout d'un temps d'utilisation relativement faible par suite des pressions exercées et des variations de température appliquées. L'objet de l'invention vise justement à éliminer les inconvénients de la solution selon les fig. 1 et 2J tout en proposant une réalisation qui soit à meme de régler le problème précédemment posé. La fig. 3 montre que, selon l'mvention, le corps de buse 3 comporte un nez 3a possédant, à partir de l'épaulement 17, un prolongement cylindrique 20 complémentaire à l'alésage 15 et se terminant par un cne 21. Le prolongement 20 et le eône 21 et, de préférence aussi l'épaulement 17, comportent une couche 22 d'un oxyde métallique possédant de bonnes caractéristiques d'isolation thermique et, notamment, une couche d'oxyde de zirconium. La couche 22 peut entre obtenue de plusieurs façons différentes et, dans le cas présent, l'oxyde de zirconium est rapporté par projection de façon à former une couche, une pellicule ou un revêtement de l'ordre de 3/10e de millimètre,'. La couche d'oxyde métallique représente alors un revêtement qui est usiné et, plus particulièrement rectifié, de manière à pouvoir présenter un contact de surface le plus intime possible entre l'épaulement 17 et le siège 19 et entre le prolongement 20 et l'alésage 15 en vue de réaliser un appui réparti et résistant ainsi qu'un centrage précis. Dans l'exemple illustré, le cône 21, également revêtu de la couche d'oxyde 22 n'est pas en contact avec le fond 4a du logement 4. Dans certains cas, on pourrait toutefois envisager d'assurer l'appui par l'intermédiaire du conne 21 plutôt que par l'épaulement 17. La barrière thermique constituée par le revêtement usiné s'oppose à l'échange thermique entre le moule 1 et le nez 3a et réduit, par conséquent, dans une forte proportion, le prélèvement de calories dû au refroidissement du moule 1. Il devient ainsi possible,en ne faisant intervenir qu'une plus faible consommation d'énergie électrique pour le chauffage additionnel du corps de buse, de maintenir en bout de nez une température propre à l'état plastique de la matière synthétique pour éviter toute gélification ponctuelle au droit de l'orifice d'injection.En outre, il devient aussi possible de maintenir cette température optimale en ne mettant en oeuvre qu'une puissance pus faible, étant donné que les pertes de calories dues au prélèvement par le moule sont réduites dans une grande proportion Outre cet avantage d'appui et de centrage améliorés et dabaissement des pertes de calories, il y a lieu de noter également que le revetement d'oxyde métallique permet, comme cela ressort de la comparaison des fig. 2 et 3, de maintenir au niveau du prolongement 20 une épaisseur de matière maximale par rapport à la solution antérieure et, par conséquent, d'améliorer les propriétés de conductibilité du corps au niveau du nez 3a Cette épaisseur maximale favorise l'amenée des calories nécessaires en bout de nez pour éviter le risque de gélification de la matière au droit de l'orifice d'injection. Ce facteur supplémentaire permet ainsi de diminuer encore l'énergie électrique consommée pour l'apport additionnel de calories au corps de buse et d'atteindre le résultat visé en ne mettant en oeuvre qu'une source de chauffage de puissance Inférieure à celle actuellement utilisée, donc moins onéreuse. RE VE INDICATIONS 1 - Corps de buse d'inJection de matière plastique comportant un nez offrant un orifice d'injection et monté avec effet de centrage et d'appui dans un logement de réception ménagé dans le moule pour communiquer par son orifice avec l'empreinte délimitée par le moule, caractérisé en ce que le nez du corps de buse est conformé de façon à délimiter une surface d'appui et une surface de centrage complémentaires à un siège et à un alésage présentés par le logement et comportant une couche d'un oxyde métallique formant une barrière thermique interposée, après montage de la buse, entre le moule et la matière constitutive du nez 2 - Corps de buse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde métallique est l'oxyde de zirconium, 3 - Corps de buse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche d'oxyde métallique est présente sur le nez ainsi que sur la partie de surface raccordant ce dernier au corps de buse. 4 - Corps de buse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche d'oxyde métallique est constituée par apport de matière. 5 - Corps de buse selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche d'oxyde est rectifiée pour offrir une surface de contact coopérant au moins en partie avec la surface interne du fond du logement pour assurer le centrage et l'appui du corps relativement au moule.