Brevet FR2459720A1 — publié le 19810116

1. La présente demande concerne d'une façon générale le moulage du caoutchouc et autres matières élastomères par injection, sous pression et elle est plus particu- lièrement relative aux moules utilisés pour ces moulages. On sait que les moules utilisés pour le moulage des matières élastomères par injection sous pression présentent certaines analogies avec ceux utilisés pour les matières thermoplastiques. Dans cette dernière technique, on a utilisé ini- tialement des moules simples, c'est-à-dire comprenant deux parties avec injection de la matière à travers l'une d'entre elles, puis on a utilisé ensuite des mou- les dits à deux étages, c'est-à-dire comportant deux parties moulantes disposées de part et d'autre d'une partie centrale comportant des canaux de distribution de la matière aux empreintes des deux parties moulantes. Ces derniers moules ont permis de doubler la production des pièces moulées lors de chaque opération. On utilise actuellement pour le moulage des élas- tomères la technique de l'injection/compression qui consiste, en utilisant un moule simple en deux parties, à maintenir ces parties légèrement espacées l'une de l'autre lors de l'injection de l'élastomère plastifié, à injecter, dans les empreintes ou au voisinage de celles- ci, un volume de matière un peu supérieur à celui néces- saire pour le remplissage des empreintes et à serrer en- suite les deux parties du moule pour forcer la matière à fluer pour remplir les empreintes, le surplus débor- dant à l'extérieur de celles-ci. A la fin de l'opération, la distance qui séparait initialement les parties du moule a diminué jusqu'à une valeur qui est égale à l'épaisseur de la pellicule de matière vulcanisée subsistant entre les empreintes à la fin du cycle de moulage. 2. On a décrit au brevet français no 1 487 410 au nom de la Demanderesse un procédé et un dispositif pour supprimer les bavures en commandant avec précision l'é- cartement des moules à l'injection et à la fermeture. Suivant ce procédé, on dispose de façon coulis- sante dans des rainures correspondantes parallèles pré- vues dans les deux parties du moule deux éléments allon- gés égaux parallèles en forme de trapèze, et reliés en- tre eux pour former un cadre de façon que leur position en translation dans les rainures, dont la forme est com- plémentaire de celle des éléments, détermine l'écarte- ment minimal possible entre les parties du moule. On règle tout d'abord la position des éléments de façon à déterminer leur écartement avant l'injection, on injecte la matière, puis on déplace les éléments en les faisant coulisser en translation de façon à per- mettre une fermeture presque complète du moule et on procède alors à la phase de compression jusqu'à ce que les parties du moule viennent en contact avec les deux éléments qui forment ainsi des cales d'épaisseur régla- bles avec une grande précision. On connaît enfin un dispositif de moulage étudié et mis au point par la Demanderesse et qui permet notam- ment de supprimer la carotte de moulage en empêchant sa vulcanisation. Ce dispositif comprend un bloc d'injec- tion dont la température est commandée, qui comporte des buselettes d'injection fixées chacune à l'extrémité d'un court appendice du bloc, afin d'injecter directement la matière plastifiée dans les empreintes d'un moule à tra- vers l'une des deux parties de celui-ci. Dans ce dispositif, une plaque en une matière isolante est disposée entre le bloc d'injection et la partie adjacente du moule, la température du bloc étant commandée de façon à rester inférieure à la température de vulcanisation de la matière moulée. 3. La réalisation d'un moule de ce type à double étage afin de doubler le nombre d'empreintes et de ce fait le nombre de pièces moulées à chaque cycle de mou- lage comme décrit plus haut en référence aux moules à double étage utilisés pour les matières thermoplastiques n'a pas été possible jusqu'à présent en raison notamment des problèmes posés par l'alimentation et la régulation de la température des différentes parties du moule. L'invention a pour but de résoudre ces problèmes et de réaliser un tel moule à double étage utilisable dans différents types de presses. Elle a en conséquence pour objet un ensemble de moule pour le moulage des élastomères par injection,/ compression, du type comportant un bloc à température commandée ayant des buselettes d'injection pour chaque empreinte ou groupe d'empreintes et alimenté par une bu- se du dispositif d'injection de la machine et un cadre de réglage d'épaisseur à profil oblique, caractérisé en ce que le bloc comporte sur deux faces opposées des buse- lettes adaptées pour coopérer avec les parties adjacentes de deux moules en deux parties disposés sur lesdites faces du bloc régulé, l'ensemble comprenant en outre des moyens pour commander la température et le débit des bu- selettes, des moyens pour compenser la dilatation diffé- rentielle du bloc et des deux moules, lesdits cadres à profil oblique comportant deux branches externes et deux branches internes, ledit ensemble comprenant en outre une buse spéciale d'alimentation du bloc régulé par la machine, comportant des moyens de commande de sa température. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exem- ple: la Fig. 1 est une vue en élévation latérale et en 4. coupe d'un moule à double étage suivant l'invention, dans sa position lors de la phase d'injection; la Fig. 2 est une vue analogue du même moule en position de compression, avant sa fermeture complète et la vulcanisation; la Fig. 3 est une vue partielle en coupe verticale à plus grande échelle montrant l'agencement d'une buse- lette comportant des moyens de commande de sa température et de son débit, ainsi que les moyens permettant de com- penser la dilatation différentielle; la Fig. 4 est une vue de dessous suivant la flè- che 4 de la Fig. 3 montrant comment est compensée la différence de dilatation entre le bloc régulé et les moules; la Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale ver- ticale de la buse spéciale d'alimentation de l'ensemble de moule destinée à être montée sur le dispositif d'in- jection de la machine. En se référant aux Fig. 1 et 2, l'ensemble de mou- le suivant l'invention comprend un bloc régulé central 1 et des moules supérieur et inférieur 2 et 3 respective- ment. Le bloc régulé central 1 en métal ou autre maté- riau approprié de forme par exemple parallélépipédique ou autre comporte sur ses deux grandes faces parallèles opposées des appendices en saillie désignés par les ter- mes "nez de buselettes", rapportés ou venus de matière avec le bloc régulé, aux extrémités desquels sont fixées, par exemple vissées des buselettes 5. Suivant l'exemple représenté, le bloc 1 comporte quatre nez de buselettes 4 disposés symétriquement par rapport à l'axe du bloè 1 mais il est bien évident que l'invention n'est pas limitée à ce nombre, le bloc pou- vant bien entendu comporter plus de deux buselettes cor- respondant à plus de quatre empreintes de moule sur 5. chaque face et disposées de façon dtssymétrique par rap- port à l'axe du bloc. Un conduit 6 s'étend axialement dans chacun des nez de buselettes 4 et débouche, d'une part, à l'extré- mité pour communiquer avec l'alésage central 7 de chaque buselette et communique, d'autre part, avec des conduits 8 reliés eux-mêmes à un conduit principal 9 qui s'étend axialement dans un cinquième appendice 10 en saillie à peu près au milieu de la face supérieure du bloc 1 et débouche à l'extérieur de celui-ci dans un but qui sera décrit dans la suite. Le bloc 1 comporte en outre un premier circuit de conduits ll de régulation de température du bloc pro- prement dit, un second circuit 12 de régulation de tem- pérature des nez de buselettes et un conduit 13 de rac- cordement avec un circuit 16 de régulation de la tempé- rature des buselettes elles-m9mes, ces trois circuits étant indépendants (Fig. 2) et comportant des raccords prévus sur les côtés du bloc, au moyen desquels les dif- férents circuits peuvent etre reliés à des dispositifs régulateurs de température de type connu situés à l'ex- térieur du bloc, ces circuits pouvant assurer la circu- lation d'huile, d'eau et/ou d'air ou autre fluide calo- riporteur pour maintenir les différentes parties à des températures déterminées. Sur les faces supérieure et inférieure du bloc 1 sont disposées des plaques isolantes 14 en une matière appropriée ayant des propriétés d'isolation thermique et de résistance à la compression, pour isoler les moules supérieur et inférieur 2 et 3 du bloc central 1. Ces plaques comportent des ouvertures à travers lesquelles s'étendent les nez de buselettes 4 et l'ap- pendice 10. Chaque buselette 5 à l'extrémité de chaque nez de buselette 4 comporte un corps 15 dans lequel est 6, ménagé le circuit 16 de circulation d'un fluide calori- porteur ménagé dans une bague rapportée 16'. Le corps 15 comporte sur une face un bossage 17 fileté au moyen duquel elle est vissée dans un trou file- té complémentaire du nez 4, et un bossage cylindrique 18 sur sa face opposée (Fig. 3). Le bossage 18 comporte un orifice de sortie 19, qui peut 9tre partiellement obstrué par une vis-pointeau radiale 20 dont le réglage permet de modifier la section de sortie de l'orifice 19 et, par conséquent, le débit de la buselette. Enfin, le bossage 18 présente une surface d'ex- trémité plane 21 adaptée pour être en contact avec une partie d'un moule disposé en contact avec la plaque iso- lante correspondante 14. Le moule supérieur 2 comprend une partie supé- rieure 22 et une partie inférieure 23 en contact avec la plaque isolante supérieure 14. La partie inférieure 23 présente des cavités 24 à fond plat percé d'un trou central 25, correspondant à chaque empreinte et communiquant avec elle, le fond plat de chaque cavité étant en contact étroit avec la surface plane 21 d'extrémité de la buselette correspondante. Le trou 25 a un diamètre plus grand que celui de l'orifice 19 avec lequel il coïncide. D'une façon avantageuse la cavité 24 a un dia- mètre plus grand que celui du nez de buselette afin de ménager un léger jeu radial entre le nez 4 et la paroi interne de la cavité 24. La partie 23 présente en outre une ouverture 26 à travers laquelle s'étend l'appendice central 10 du bloc 1. La partie supérieure 22 du moule supérieur pré- sente, d'une façon analogue une ouverture centrale 27 qui correspond avec l'ouverture 26 et est destinée à 7. permettre le passage de la buse d'injection spéciale de la machine, qui alimente l'ensemble de moule comme on le décrira dans la suite. - Les empreintes de moulage qui dans l'exemple con- sidéré sont destinées au moulage de membranes, par exem- ple pour des freins asservis, sont formées par moitié dans l'une et l'autre des parties 22 et 23 du moule. Dans d'autres exemples, ces empreintes peuvent être for- mées en totalité dans l'une ou dans l'autre partie du moule. Chaque partie du moule comporte en outre autour de chaque empreinte une gorge 28 ayant en section une forme quelconque, mais présentant de préférence un bord adjacent à l'empreinte d'une largeur réduite au minimum, ce bord étant aussi proche que possible de celui de l'em- preinte. Enfin, les deux parties du moule comportent cha- cune quatre rainures (dont une seule est visible au des- sin), dont deux externes et deux internes, de part et d'autre de l'ouverture centrale 26, 27, dans lesquelles coulissent des cales trapézoïdales allongées 29 dont la position est réglable en translation, comme décrit au brevet no 1 487 410 de la Demanderesse,et qui permettent de caler les parties du moule avec un écartement réglable dans les différentes phases du moulage. Le moule inférieur 3 comprend une partie supé- rieure 30 en contact avec la plaque isolante correspon- dante 14, et une partie inférieure 31, ces deux parties étant identiques en tous points aux parties supérieure et inférieure du moule supérieur 2, à la seule exception qu'elles ne comportent pas d'ouvertures centrales 26, 27. En conséquence, ces parties ne seront pas décrites en détail. Cet ensemble de moule est complété par une buse 8. d'alimentation 32, représentée à plus grande échelle à la Fig. 5. Cette buse est destinée à amener à l'extrémité du conduit 9 de l'appendice 10 du bloc 1 la matière élastomère plastifiée provenant du dispositif d'injec- tion 33 de la machine auquel elle doit être fixée. La use 32 doit, en conséquence, présenter une longueur suffisante pour s'étendre à travers au moins le partie supérieure 22 du moule supérieur 2. La longueur de l'appendice 10 du bloc 1 est en effet li-itée afin de pouvoir être maintenu à la même température que le bloc. En conséquence, la buse reliée à la machine doit s'étendre également sur une certaine distance à travers la partie inférieure 23 du moule 2. En raison de cette longueur inhabituelle, la buse 32 doit être maintenue sur toute sa longueur à la même température que le dispositif d'injection 33 de la machine, ou à une température différente. En conséquence, la buse 32 comprend un corps 34 autour duquel est disposé un circuit 35 de circulation de fluide comportant des raccords d'entrée et de sortie 36, 37 au voisinage de son extrémité fixée sur la ma- chine et entourée par une enveloppe 38. A l'exception de sa longueur et de son dispositif de régulation de température, la buse 32 est par ailleurs identique aux buses d'injection classiques et comporte une extrémité de forme conique 39 adaptée pour coopérer avec une partie de forme complémentaire prévue à l'ex- trémité de l'appendice 10 du bloc 1. L'ensemble de moule décrit ci-dessus est adapté pour être utilisé sur la plupart des presses pour le mou- lage des élastomères par injection qui comportent des moyens de contrôle de la température des plateaux. On monte tout d'abord la buse spéciale sur le 9. dispositif d'injection à la place de la buse normale, plus courte, et on relie le système de régulation de température de la buse à un circuit approprié de la presse. On relie également les systèmes de régulation de température du bloc central aux circuits de la presse ou à des circuits séparés comportant des régulateurs appro- priés. On remarquera que les parties supérieure du moule supérieur, et inférieure du moule inférieur, qui sont en contact avec les plateaux fixe et mobile de la presse peuvent être chauffées directement par ceux-ci par conduction tandis que les parties inférieure du moule supérieur et supérieure du moule inférieur qui sont ad- jacentes au bloc central mais isolées de celui-ci par les plaques isolantes 14 doivent comporter leurs propres moyens de chauffage représentés schématiquement en 40 à la Fig. 2. Ces moyens peuvent être des circuits de cir- culation de fluide, soit encore des circuits chauffants électriques ou autres. Si la presse ne comporte pas de plateaux chauffants les deux parties des moules doivent comporter des circuits 40. Les moules supérieur et inférieur doivent, bien entendu, être maintenus à la température de vulcanisa- tîon de l'élastomère, qui est variable selon les types d'élastomères, mais habituellement comprise entre 140 et 240C, tandis que le bloc central avec les nez de buselette 4 et les buselettes 5 doivent être maintenus à une température bien inférieure afin d'éviter la vul- canisation de l'élastomère et l'obstruction des conduits, cette température étant variable selon les types d'élastomères, mais habituellement comprise entre la température ambiante et 1400C. Dans ces conditions, il est évident que les 10. moules supérieur et inférieur se dilatent proportionnel- lement plus que le bloc central, cette dilatation étant d'autant plus importante, en valeur absolue, que les moules sont de grandes dimensions et que l'écart de tem- pérature entre le bloc régulé central et les moules l'est également. En conséquence,. les.trous 25 des cavités 24 ten- dent à se déplacer latéralement par rapport aux orifices 19 des buselettes 5. Grâce à l'agencement suivant l'invention, le dé- calage consécutif à cette dilatation est compensé par la différence entre les diamètres des orifices 19 et 25. En effet, la surface du fond de la cavité 24 peut glisser sur la surface d'extrémité 21 de la buselette associée tout en restant en contact avec elle. L'orifice se déplace légèrement cependant que l'orifice 19 de diamètre réduit reste dans les limites de sa circonfé- rence, la surface 21 obturant la différence. Ceci est mis en évidence par la Fig. 4. Pour la mise en oeuvre de l'ensemble de moule suivant l'invention, on utilise la technique décrite au brevet français précité de la Deffianderesse, suivant la- quelle, après les phases d'approche et de calage du mou- le, on règle le cadre coulissant dans la position appro- priée correspondant à une ouverture E et on injecte après application de la force de verrouillage une quantité pré- déterminée de matière dans les cavités du moule. On interrompt alors l'application de la force de verrouillage pendant 1 à 2 secondes afin de faire cou- lisser les cadres de calage dans la position appropriée correspondant à un espacement minimal e des parties des moules, puis on applique de nouveau la pression de ver- rouillage afin de forcer la matière à remplir complète- ment les cavités, puis on vulcanise. On comprend que la quantité de matière injectée il. doit être mesurée avec la plus grande précision, de fa- çon à être tout juste supérieure au volume nécessaire pour remplir chaque empreinte. En effet, toute quantité de matière en excédent tend à s'échapper de chaque empreinte et à former autour d'elle une nappe qui représente une perte et dont, en outre, l'épaisseur entre les parties du moule nuit à la précision de la pièce moulée. Le dispositif à vis 20 suivant l'invention permet de régler avec une grande précision le débit des buselettes compte tenu des différents facteurs pour diverses condi- tions de travail. Ce réglage du débit en conjugaison avec le régla- ge du cadre à profil oblique permet un dosage extrêmement précis de la quantité de matière injectée dans les em- preintes, de sorte que seule une quantité extrêmement faible s'échappe de celles-ci et vient alors remplir les gorges 28, permettant ainsi de réaliser des pièces mou- lées de très haute précision, pratiquement sans perte de matière. Il est évident pour les techniciens que l'ensemble de moule suivant l'invention apporte une amélioration et des avantages considérables dans la technique du moulage des élastomères et notamment pour la fabrication des pièces de haute précision; on remarquera en outre que cet ensemble, pouvant être adapté facilement sur des presses de différents modèles, permet d'utiliser celles-ci dans de meilleures conditions et de façon plus rentable en élargissant l'éventail de leurs possibilités. 12. REVENDICATIONS 1. Ensemble de moule pour le moulage des élasto- mères par injection/compression, notamment pour le moulage de pièces de haute précision, du type comportant un bloc à température régulée ayant des buselettes d'injection pour chaque empreinte ou groupe d'empreintes, alimentées par une buse du dispositif d'injection de la machine, et un cadre de calage coulissant à profil oblique, ensemble caractérisé en ce que le bloc comporte sur deux faces op- posées des buselettes adaptées pour coopérer avec des parties adjacentes de deux moules en deux ou plus de deux parties qui sont disposés sur lesdites faces opposées du bloc et en ce qu'il comprend des moyens pour commander la température des buselettes et leur débit, des moyens pour compenser la dilatation différentielle du bloc et des deux moules, un cadre à profil oblique comportant deux branches externes et deux branches internes étant prévu dans chaque moule, ledit ensemble comprenant en outre une buse spéciale d'alimentation dudit bloc central ayant un corps allongé comportant des moyens de commande de sa tem- pérature. 2. Ensemble de moule suivant la revendication 1, dans lequel les buselettes sont prévues aux extrémités d'appendices, ou nez de buselettes rapportés ou venus de matière en saillie sur lesdites faces du corps, carac- térisé en ce que celui-ci comporte en outre un appendice central adapté pour être relié au dispositif d'injection au moyen de ladite buse spéciale et relié aux buselettes par un système de conodits, le corps comportant deux cir- cuits de commande de température indépendants, l'un pour commander la température du bloc et l'autre celle des nez de buselettes. 3. Ensemble de moule suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits appendices comportant les 13. buselettes s'étendent, à travers des plaques isolantes, dans des cavités des parties adjacentes des moules asso- ciés et ménagées au droit de chaque empreinte, chaque cavité ayant une largeur supérieure à celle du nez de buselette associé et un fond plat dans lequel est percé l'orifice de remplissage de l'empreinte ou des emprein- tes. 4. Ensemble de moule suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour compenser la dila- tation différentielle entre le corps et les moules com- prennent sur chaque buselette une surface d'extrémité plane en contact à glissement avec le fond plat de la cavité associée, l'orifice de sortie de la buselette coïncidant avec l'orifice de remplissage de l'empreinte ou groupe d'empreintes, mais ayant un diamètre plus petit que ce dernier. 5. Ensemble de moule suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour commander la tem- pérature des buselettes sont consitutés par un circuit indépendant de circulation de fluide ménagé dans le corps de la buselette ou dans un élément rapporté sur celle- ci. 6. Ensemble de moule suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens pour commander le débit des buselettes sont constitués par une vis pointeau réglable dans un trou radial fileté du corps de la buse- lette pour modifier la section de son orifice de sortie. 7. Ensemble de moule suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux parties de l'un des moules comportent une ouverture centrale à travers laquelle s'étend ledit appendice central. 8. Ensemble de moule suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le corps de la buse spéciale d'ali- mentation présente une longueur à peu près égale à l'é- paisseur du moule à traverslequel elle s'étend. 14. 9. Ensemble de moule suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de commande de la tem- pérature du corps de la buse sont constitués par un cir- cuit de circulation de fluide. 10. Ensemble de moule suivant l'une quelconque des revendications prévédentes, caractérisé en ce que, dans le cas o l'ensemble est utilisé avec une machine à pla- teaux chauffants, la partie de chaque moule située à 1' extérieur est chauffée directement par conduction, les parties opposées ayant des moyens de commande de tempé- rature qui leur sont propres. 11 - Ensemble de moule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les par- ties des moules comportent chacune un circuit de com- mande de sa température. 12. Ensemble de moule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties des moules et le bloc régulé central comportent des moyens de raccordement avec des systèmes de commande et de régulation de température.