Brevet FR2442125A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne, d'une façon générale, un procédé et un appareil pour mouler des articles en matière thermoplastique et elle a trait, plus particulièrement, à un procédé et à un appareil pour remplir une empreinte de moule à un poste puis à transférer le moule jusqu'à un second poste où on applique une pression à la matière thermoplastique pendant son durcissement. Divers dispositifs et procédés de moulage ont été divulgés et utilisés dans la technique antérieure pour former des articles en matière thermoplastique par moulage par injection, De façon typique, ces procédés comprennent l'injection d'une matière thermoplastique à une pression relativement élevée dans une empreinte de moule à travers un trou de coulée de dimension relativement faible, puis un traitement thermique de la matière présente dans le moule à un poste fixe adjacent au dispositif d'injection.Certains brevets, comme par exemple le brevet U.S. n0 3.270.383, ont divulgé l'utilisation, dans l'opération d'injection, de trous de coulée de dimension relativement grande tandis qu'un groupe importants de brevets a divulgé le concept inventif consistant à transférer une matière thermoplastique à partir d'un accumulateur sous des pressings d'injection relativement basses. Parmi ces groupes de brevets, on trouve les brevets US 3.231.656, 3.453.353, 3.280.236, 3.433.862, 3.947.203, 3.375.553, 3.196.198 et 3.092.440.Dans un domaine correspondant, les brevets U.S. n0 3.670.066 et 3.270.383 ont divulgé le concept inventif selon lequel on applique une pression à la matière thermoplastique présente à l'intérieur d'une empreinte de moule mais uniquement dans le but limité de neutraliser ou compenser le retrait. Cet état de la technique s'est traduit par plusieurs problèmes qui n'ont pas été résolu jusqu'à présent, ces problèmes étant les suivants. Des bavures" (phénomène appelé flashing dans la technique anglo-saxonne) de la matière plastique se forment généra liement entre le moule et la chambre d'accumulation, neme dans les procédés impliquant des pressions d'injection faibles, car une pression de compactage élevée est appliquée à la matière dans le moule avant que celle-ci ne se refroidisse à partir de son état fluide et chaud, La chaleur est transférée entre le moule refroidi et le dispositif d'accumulation chauffé adjacent, ce qui se traduit par (a) des "bouchons" -froids dans le dispositif d'accumula ton et (b) un temps de cycle accru pour refroidir convena- blement la matière dans le moule. La matière plastique est soumise à- une dégradation en raison des fortes pressions d'injection, des fortes pressions de compactage et des temps de cycle inutilement prolongés, De plus, des matériels hydrauliques de blocage sont nécessaires pour maintenir les moules fermés tant pendant le cycle d'injection que pendant le cycle de refroidissement. Comme il est bien connu, un tel matériel est non seulement coûteux à acheter et à faire fonctionner mais exige également un entretien fréquent, La présente invention apporte une solution à ces problèmes et ces inconvénients de la technique antérieure grâce à un procédé et à un appareil dans lesquels une empreinte de moule est remplie à un poste avec une matière plastique à une faible pression puis est transférée jusqu'à un second poste ou la matière est refroidie sous pression. Plus spécialement, le procédé consiste à remplir l'empreinte intérieure d'un moule à un premier poste avec une matière plastique fluide chauffée. Ensuite, le moule est déplacé du premier poste jusqu'à un second poste de manière à être aligné avec une tige mobile qui est introduite dans un orifice du moule de manière à appliquer une pression à la matière plastique pendant que celle-ci se refroidit jusqu'à ce qu'elle prenne un état où elle conserve elle-même sa forme.Ensuite, la matière plastique est enlevée de l'empreinte du moule sous la forme d'un article moulé et le moule est ramené au premier poste pour recevoir de nouveau de la matière plastique, L'appareil divulgé comprend un élément de support rotatif comportant sur sa périphérie une multiplicité de moules espacés circonférentiellement les uns des autres, Un premier poste adjacent à la périphérie du support comprend un moyen d'alimentation destiné à remplir les moules avec une matière plastique l'état fluide et chaud, Un second poste adjacent à la périphérie circonférentielle du support mais espacé du premier poste comprend une tige qui peut effectuer un mouvement de yacetcyient axialement et qui peut être avancé jusque dans un trou de coulée du moule par un moyen moteur du type fluidique pour appliquer une pression à la matière plastique pendant son refroidissement, Dans le mode de réalisation préférés les moules comprennent un élément de moule femelle et un noyau vertical qui coopère de manière à délimiter une empreinte tubulaire verticale, En outre, un trou ou canal de coulée est formé au sommet de chaque moule pour permettre l'injection de la matière plastique dans le moule au premier poste et pour recevoir sans jeu la tige au second poste, La présente invention représente donc un progrès important sur la technique antérieure pour les raisons suivantes (1) on peut obtenir une réduction notable des "bavures car la matière plastique est injectée dans la cavité de moule à une pression relativement faible et la pression imposée à la matière plastique par la tige au second poste peut être initialement une pression nominale; (2) on peut obtenir des temps de cycle améliorés en raison de l'élimination du transfert de chaleur entre le dispositif d'accumulation et le moule et en raison de l'utilisation efficace du dispositif de plastification et du dispositif d'accumulation; ; (3) la pression imposée à la matière pendant son refroidissement peut être régulée avec soin par le poste de durcissement séparé afin de réduire à un minimum la dégradation de la matière, cela dans des matières telles que le téréphtalate de polyéthylène, qui risquent de cristalliser et d'engendrer des aldéhydes; (4) on peut réduire le prix du matériel de moulage car on peut éliminer le matériel de blocage de grande dimension et le moule peut être plus léger; et (5) on peut réduire à un minimum les tensions de cisaillement pendant le cycle d'injection grâce à l'utilisation d'un trou ou canal de coulée plus grand, Les caractériatiquess et avantages ci-dessus ainsi que d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description détaille donnée civapres en référence au dessin annexé, sur lequel les fig i à 3 montrent schématiquement le dispositif proposé par la présente invention aux diverses phases du cycle de moulage, En se référant plus particulieFement aux figures, on voit que l'appareil considéré comprend, d'une façon générale, une tourelle rotative 10 à laquelle deux dispositifs de moulage séparés 40 et 50 sont fixés en vue d'un déplacement entre un poste d'injection 60 et un poste de traitement thermique ou solidification 70. La tourelle rotative ou colonne de support 10 est montée en vue de sa rotation autour d'un pilier cylindrique vertical 12 qui est fixé à un socle 13. Un pignon 14 fait corps avec la base de la tourelle 10 et engrène avec une crémaillère 16 qui est déplacée par un piston 18 d'un vérin hydraulique 20. Les agencements de moule 40 et 50 sont essentiellement identiques et, par conséquent, la description de ces agencements sera donnée principalement à propos du moule 40, les références numériques analogues du moule 50 indiquant des parties analogues. L'agencement de moule 40 comprend un élément de moule femelle 41 qui est fixé de façon appropriée à une surface périphérique de la tourelle 10. Le moule femelle comporte une empreinte verticale essentiellement cylindrique 42 qui se raccorde à un trou de coulée 43 situé au sommet du moule. Un élément de moule maie 44, mobile verticalement, comprend un long noyau cylindrique vertical 45 qui coopère avec l'empreinte 42 pour former une empreinte de moule verticale essentiellement tubulaire. L'élément de moule mâle est déplacé verticalement à l'aide d'un long piston 46 d'un vérin 47. Comme on peut le voir, l'élément de moule femelle comporte des conduits intérieurs de refroidissement 48 à travers lesquels on fait circuler un fluide pour refroidir la matière plastique se trouvant dans l'empreinte du moule, De même, le long noyau 45 peut comprendre un système de refroidissement intérieur (non représenté) comme il est classique dans la technique, A des fins de segrégations thermiques, une couche d'isolant 49 est fixée au sommet du moule femelle 41 dans un but qui apparaîtra par la suite. Le premier poste 60 comprend un dispositif d'accumulation fixe chauffé 61 qui comprend une chambre d'accumulation principale 62 et un passage d'écoulement 63 avec lequel le trou de coulée 43 est aligné sélectivement. Un dispositif de plastification approprié 64 comprenant une vis rotative 65 fournit sélectivement de la matière plastique à l'état fluide et chaud à la chambre d'accumulation 62 par l'intermédiaire du passage 66. Un long refouloir cylindrique ferme l'extrémité opposée de la chambre d'accumulation 62 et est déplacé sélectivement par un piston 68 d'un vérin hydraulique 69. Le poste 70 comprend un vérin hydraulique fixe 71 et une tige de compression associée 72 qui peut effectuer un mouvement de va-et-vient vertical et qui peut être avancée sélectivement jusque dans les agencements de moule placés en dessous pour tasser la matière plastique pendant le refroidissement entraînant sa solidification. La tige 72 a, de préférence, un diamètre d'environ 12,7 mm et correspond étroitement au diamètre des trous de coulée des moules, Pour faire fonctionner l'appareil, on commence un cycle de moulage en rappelant le refouloir 67 de l'intérieur de la chambre d'accumulation 62 jusqu'à la position représentée sur la fig. 1. Il en résulte que de la matière plastique fluide et chaude est envoyée dans la chambre d'accumulation 62 à partir du dispositif de plastification 64.Comme on peut le voir sur la fig. 1, ce cycle vient juste de commencer tandis que sur la fig. 2 le cycle a progressé jusqu'au point où la chambre d'accumulation 62 se trouve sensiblement remplie de matière plastique. A peu près au moment du cycle représenté par la fig. 2, ou très peu de temps après, on actionne le vérin hydraulique 69 pour faire avancer le piston 68 et le refouloir 67 dans la chambre d'accumulation 62 jusqu'à la position représentée sur la fig. 3 afin d'injecter de la matière plastique dans l'empreinte du moule à travers le trou de coulée 43.Comme on le comprendra, un système de vanne facultatif (non représenté) peut être prévu dans le dispositif d'accumulation 61, dans la région du passage 63, pour réguler l'écoulement de la matiere plastique de la chambre 62 vers l'agencement de moule Selon la présente inyention, la matière plastique est injectée dans la chambre d'accumulation 62 à partir du dispositif de plastification 64 puis dans la cavité du moule à partir de cette chambre d'accumulation 62 à des pression d'injection relativement faibles. 1.1 en résulte que les températures de moulage par injection peuvent être maintenues à un niveau plus bas que dans les procédés antérieurs, ce qui procure les avantages énumérés précédemment.On comprendra, bien entendu, que des pressions de l'ordre d'environ 350 kg/cm2 peuvent être atteintes au moment du cycle représenté par la fig. 3 simplement du fait que le volume du jet de matière plastique est légèrement plus grand que le volume de l'empreinte du moule, Même si ceci se produit, on considère qu'il s'agit là. d'un effet accidentel du cycle d'injection et que les avantages globaux de la présente invention ne semblent pas en être diminués pour autant. Selon la présente invention également, le passage 63 et le trou de coulée 43 sont tous deux relativement grands, par e#xemple d'un diamètre de l'ordre d'environ 12,7 mm. Il en résulte que les tensions dues au cisaillement dans la matière plastique se trouvent notablement réduites. Après le point du cycle représenté par la fig. 3, on actionne le vérin hydraulique 20 pour faire avancer le piston 18 et la crémaillère 16 afin de faire tourner la tourelle 10 et de déplacer l'agencement de moule 40 jusqu'à une position située en dessous de la tige de compression 72, position qui est représentée par celle de l'agencement de moule 50 sur la fig. 1. Presque en même temps, on rappelle le refouloir 67 à l'aide du piston 68 jusqu'à la position représentée sur la fig. 1. Le retrait du refouloir 67 tend à tirer vers l'arrière, jusque dans la chambre d'accumulation 62, la matière plastique présente à l'intérieur du passage 63 et permet aussi à la chambre de recevoir de nouveau l'écoulement de matière plastique en provenance du dispositif de plastification 64, Comme il est classique dans la technique, on fait circuler en continu un fluide de refroidissement à travers les conduits de refroidissement intérieurs des agencements de moule. Le cycle de refroidissement commence donc dès que la matière plastique est refoulée de la chambre d'accumulation vers l'agencement de. moule. Toutefois, la matière plastique est encore dans un état chaud et non durci lorsque les moules sont amenés du premier poste 60 au second poste 70. On va se référer maintenant plus particulièrement à l'agencement de moule 50 pour expliquer le fonctionnement au poste 70. La rotation de la tourelle 10 positionne le trou de coulée 53 en alignement vertical avec la tige 72 de compression, On actionne ensuite le vérin 71 pour faire avancer la tige de compression 72 dans le trou de coulée pour appliquer une pression à la matière plastique présente à 11 intérieur de l'empreinte du moule pendant l'opération de solidification par refroidissement. Selon la présente invention, on peut régler à volonté la pression appliquée par la tige 72. Par exemple, on peut appliquer soit une pression constante faible, soit une pression constante élevée à la matière plastique pour compenser son retrait. Dans une variante, on peut modifier la pression appliquée par la tige 72 à volonté dans plusieurs buts différents. Par exemple, on peut appliquer une pression faible initiale pour réduire à un minimum les "bavures' puis une pression plus élevée après le refroidissement de la matière depuis sont état fluide, Comme autre exemple, on peut modifier la pression de manière à régler les propriétés de la matière thermoplastique, comme par exemple la cristallisation du téréphtalate de polyéthylène. Quand la matière plastique présente à l'intérieur de l'empreinte du moule est refroidie au point de se trouver dans un état où elle est capable de conserver elle-même sa forme, c'est-à-dire assurer son propre support, on rappelle la tige de piston 56 à l'aide du vérin hydraulique 57 de manière à extraire le noyau 55 de la cavité de moule 52, comme représenté sur la fig, 3. Ensuite, on peut décoller la matière plastique du noyau d'une manière classique et transformer celle-ci par soufflage en un récipient par une opération de moulage au soufflé, Ensuite, on porte la tige 56 à l'extension de manière. à positionner de nouveau le noyau 55 à l'intérieur de l'empreinte de moule et on fait tourner la tourelle 10 de manière à recommencer l'opération Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variante s ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention laquelle est définie par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour former un article en matière plastique, caractérisé par le fait qu'il consiste : à remplir l'empreinte intérieure d'un moule à un premier poste avec une matière plastique fluide et chaude; à déplacer le moule du premier poste jusqu un second poste; à déplacer audit second poste une tige de compression de manière à l'introduire dans un orifice du moule pour appliquer une pression à la matière plastique se trouvant dans ltempreinte intérieure du moule; et à maintenir une pression sur la matière plastique présente dans la cavité intérieure du moule à l'aide de ladite tige pendant que l'on refroidit la matière plastique jusqu'à ce qu'elle atteigne un état où elle garde sa forme. 2. Procédé suivant la revendication I, caractérisé par le fait qu'il consiste, en outre, à enlever de l'empreinte du moule la matière plastique sous le forme d'un article moulé après que ladite matière a été refroidie et à faire revenir le moule au premier poste pour y verser de nouveau de la matière plastique à l'état fluide et chaud. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on déplace le moule du premier poste jusqu'au second poste le long d'un trajet circonférentiel partiel. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'audit second poste ledit trou de coulée se trouve en alignement avec ladite tige de compression et que celle-ci est agencée pour pouvoir effectuer un mouvement de va-et-vient axial. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'opération consistant à remplir l'empreinte s'effectue en laissant s'écouler une matière thermoplastique fluide et chaude. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'opération qui consiste à remplir l'empreinte s'effectue en accumulant une charge de matière thermoplastique fluide et chaude dans une chambre d'accumulation puis en envoyant la matière thermoplastique fluide et chaude de la chambre d'accumulation à travers le trou de coulée du moule, dans l'empreinte intérieure dudit moule, lequel est constitué de sections de moule séparables disposées audit poste de remplissage, de manière à remplir essentiellement l'empreinte intérieure du moule et le trou de coulée avec la matière thermoplastique. 7. Procédé selon une quelconque des revend .~}'~ ions précédentes destiné à former un article thermoplastique essentiellement tubulaire, caractérisé par le fait que ledit moule comprend (a) une partie folle formant une longue empreinte verticale dans son ensemble et communiquant avec le trou de coulée essentiellement cylindrique à son extrémité supérieure et (b) un long noyau disposé à l'intérieur de l'empreinte et formant, en coopération avec cette dernière, une empreinte de moule verticale essentiellement tubulaire. 8. Procécé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il consiste, en outre : à décoller la matière plastique du noyau précité; à remplacer le noyau dans la longue empreinte; et à faire revenir le moule du second poste jusqu au premier poste le long d'un trajet curviligne de manière à y introduire de nouveau une matière thermoplastique fluide et chaude. 9. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes destiné à mouler successivement une multiplicité d'articles en matière thermoplastique, caractérisé par le fait qu'on opère avec deux moules et que les opérations de remplissage de l'empreinte et d'introduction de la tige de compression ont lieu simultanément sur des moules distincts situés à des postes différents, et que l'opération de démoulage a lieu pendant le transfert des moules d'un poste à un autre. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait qu'au cours de la phase de démoulage, on déplace les premier et second moules le long de trajets curvilignes respectifs, le premier moule étant déplacé jusqu'au second poste de manière à être aligné avec la tige de compression et le second moule étant déplacé jusqu'au premier poste. 11. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moule mobile comportant une empreinte de moule et un trou de coulée; un moyen d'alimentation à un premier poste pour remplir ladite empreinte intérieure et ledit trou de coulée avec une matière plastique fluide et chaude; un moyen de déplacement pour déplacer le moule du premier poste jusqu'à une second poste où le trou de coulée est aligné avec un élément de compression pouant effectuer axialement un mouvement de va-et-vient; et un moyen moteur du type fluidique pour (a) déplacer axialement l'élément de compression jusque dans le trou de coulée de manière à appliquer une pression à la matière plastique présente dans l'empreinte intérieure du moule et (b) à maintenir une pression sur la tige pendant que la matière plastique présente dans l'empreinte intérieure du moule est traitée therniquement jusqu'à ce qu'elle prenne un état où elle garde sa forme. 12. Appareil suivant la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend une tourelle rotative en liaison d'entrainement avec les deux moyens de déplacement précités et le moule, ladite tourelle étant montée en vue d'une rotation autour d'un axe et le moule pouvant être déplacé avec la tourelle le long d'un trajet curviligne entre lesdits premier et second postes 13.Appareil selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite tourelle comprend une multiplicité de moules montés sur sa périphérie en étant espacés circonférentiellement, chacun des moules comprenant un trou de coulée et un moyen de refroidissement; un premier poste adjacent à la périphérie circonférentielle de la tourelle et comprenant un moyen pour remplir successivement les moules avec une matière plastique à l'état fluide et chaud; un second poste adjacent à la périphérie circonférentielle de la tourelle et comprenant une tige pouvant effectuer axialement un mouvement de va-et-vient et un moyen moteur du type fluidique pour faire avancer la tige jusque dans les trous de coulée des moules de manière à appliquer une pression à la matière plastique présente à l'intérieur des moules pendant que lesdits moyens de refroidissement refroidissent la matière plastique jusqu'à ce qu'elle prenne un état où elle garde sa forme; et un moyen moteur pour faire tourner ladite tourelle de manière à déplacer les moules le long de trajets curvilignes entre les premier et second postes. 14. Appareil suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que chacun des moules comprend un moule femelle et un noyau vertical qui délimitent ensemble une empreinte verticale essentiellement tubulaire et que les trous de coulée se trouvent au sommet de chaque empreinte de moule.