Brevet FR2473410A1 — publié le 19810717

La présente invention a pour objet un procédé pour l'intrusion, avec injection successive à haute pression, de matières thermoplastiques, ainsi qu'un dispositif injecteur pour mettre en oeuvre ledit procédé. Les systèmes actuellement utilisés pour l'injection en moules, des matières thermoplastiques se réduisent essentiellement au nombre de trois, à savoir ceux qui sont définis techniquement en tant que: intrusion, vis-piston et transfert. L'intrusion s'effectue avec une vis sans fin qui tourne dans un cylindre chauffé. L'action combi née de la chaleur cédée par le cylindre dans lequel tourne la vis, et de celle de transformation de l'énergie mécanique de la vis, provoque la fusion et la plastification de la matière. La pression à la sortie de la buse de la vis, provient de la poussée de la vis sur la matière qui tend à ne pas tourner sous l'effet de la friction qui se produit sur la paroi interne du cylindre. Les valeurs de pression d'injection, qui dépendent du type de matière et de la géométrie de l'ensemble vis-cylindre, ne peuvent de toute façon être élevées. Pour cette raison, ledit procédé est dénommé de basse pression. Le système à vis-piston est dérivé directement du système à intrusion, duquel il diffère par le fait que la matière, au lieu d'être directement injectée dans le moule, à mesure qu'elle est préparée vient s'accumuler dans la quantité voulue, dans la chambre de la vis qui recule lentement pour créer l'espace d'accumulation. Lorsque la quantité de la matière désirée est prête, la vis se trouve poussée en avant et sert alors de piston proprement dit pour exécuter l'injec tion de la matière. La pression que l'on réussit à obtenir dans ce cas, peut être définie comme une haute pression et dépend du cylindre de poussée,de la vis et de la matière qui est travaillée. Dans le système d'injection par transfert, on est en présence de la combinaison d'une intrusion et d'un piston: la matière est préparée et expulsée par une vis, mais au lieu de parvenir directement dans le moule, elle est d'abord complètement recueillie dans un cylindre chauffé. Après une certaine période dans laquelle la matière devient thermiquement homogène, elle se trouve expulsée et injectée dans le moule par l'intermédiaire d'un cylindre hydraulique. Avec ce procédé, on peut obtenir des pressions qui peuvent être définies comme élevées. Chacun desdits procédés est adaptable à des opérations spécifiques d'injection et chacun présente des défauts et limites bien connus des spécialistes du métier. Le but technique que l'invention se propose d'atteindre est celui de mettre au point un procédé d'injection qui se déroule essentiellement à basse pression en utilisant une phase d'intrusion. Un autre objectif de l'invention consiste à disposer également d'une phase de haute pression pour améliorer le remplissage des moules. Encore un autre objectif de l'invention consiste à mettre au point un procédé dans lequel on développe dans une phase, une pression qui permette de remplir le moule de façon à compenser l'effet indésirable du retrait de la matière. Selon un autre objectif de l'invention, on se propose de mettre au point un dispositif qui, appliqué à une presse à intrusion de matières plastiques, permette la mise en oeuvre dudit procédé. Un autre objectif, mais nullement le dernier, consiste à réaliser un dispositif qui soit simple tant du point de vue de la production que du point de vue du fonctionnement. Les objectifs précités ainsi que d'autres qui apparattront encore plus clairement dans ce qui suit, sont atteints selon l'invention par un procédé pour l'intrusion, avec injection successive à haute pression, de matières thermoplastiques, caractérisé par le fait qu'il comprend une première phase d'intrusion å basse pression de matière dans le moule åusqu'arrêt après un signal de remplissage total, une phase d'injection à haute pression d'une petite quantité de matière contenue dans un élargissement du conduit de l'injecteur, pour compenser le retrait de la matière, et une retassure par laquelle s'effectue un premier détachement de la carotte, ainsi qu'un dispositif injecteur pour la mise en oeuvre dudit procédé, caractérisé par le fait qu'il comprend une petite chambre cylindrique où transite le produit plastique durant la phase d'intrusion, dans ladite chambre, étant actionné un petit piston qui assure à la fin de l'intrusion, un supplément d'injection à haute pression, la course dudit petit piston étant réglée en agissant sur des moyens pousseurs, de façon à doser la quantité de produit qui est introduite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée qui va suivre, du procédé qui vient d'être défini et du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, en référence aux figures annexées, dans lesquelles: - la figure 7 représente une vue latérale mettant en évidence les différentes parties du dispos il tif; et - la figure 2 représente une vue en plan section née en plusieurs parties pour mettre en évidence la conformation dudit dispositif. En se référant aux figures précitées, on peut voir que le dispositif de l'invention comprend un cylindre 1 contenant une vis 2 sans fin du type normalement utilisé dans les machines fondées sur l'emploi du principe de l'intrusion. la partie frontale dudit cylindre 1 est fermée par une tete d'équerre 3 qui soutient le groupe injecteur 4 qui se trouve désaxé par rapport à l'axe de la vis 2. Ledit groupe injecteur 4 comprend une buse d'injection 5 dont l'orifice interne 6 est précédé d'une chambre cylindrique 7 qui à son tour est reliée, par l'intermédiaire d'un canal 8 débouchant dans cette dernière à travers une lumière latérale 9, à la chambre 10 intérieure au cylindre 1, dans laquelle tourne la vis 2. Ledit canal 8 est ménagé dans ladite tête d'équerre 3 et, durant la phase d'intrusion, la matière plastique, plastifiée et chauffée dans le cylindre 1,- se trouve expulsée par la vis 2 pour passer, à travers le canal 8, la chambre 7 et la buse 5, dans un moule 11. La chambre cylindrique 7 se poursuit au-delà de la lumière 9, de la partie opposée à la buse 6, par une chambre de guidage 12, constituée essentiellement par un manchon cylindrique 13 dans lequel se déplace à étanchéité un petit piston 14. Ledit piston 14 est actionné par un piston oléodynamique à double effet 15, disposé de façon sensiblement parallèle au cylindre 1 et dont l'axe se confond avec celui de la buse 5, ce piston 15 étant 80lidarisé à la structure de la machine. Pour régler la course du petit piston 14, sur la tige 16 du piston 15 est fixée une came 17 qui, pendant le mouvement, est amenée à intercepter un ensem ble de micro-interrupteurs indiqués dans le cas consi dés6: par 18, fin de course arrière, par 19, fin de course avant, par 20, arrêt intermédiaire, et correspondant respectivement aux positions A, B et C indiquées par des flèches de tracé épais à l'intérieur de la chambre 7. L'ensemble desdits micro-interrupteurs est soutenu par un étrier 21 solidarisé au corps 22 du piston 15. La tête 3 est maintenue chaude par des résistsn- ces électriques 23 et, par ailleurs, le groupe injecteur 4 est chauffé par une autre résistance électrique à fourreau 24. Le procédé mis en oeuvre avec ledit dispositif est le suivant. Après avoir fermé le moule 11, on met en rotation la vis 2, laquelle fluidifie la matière plastique qui traverse le canal 8, la chambre 7 et la buse 5 pour remplir å basse pression (intrusion), la cavité intérieure du moule 11. Une fois que le remplissage a eu lieu, ce qui peut être vérifié soit par un dispositif capteur présent dans le moule, soit par un temporisateur calibré, la vis s'arrête et le canal 8, la chambre 7 ainsi que l'orifice interne 6 de la buse 5 demeurent pleins de matière. Dans toute cette phase, le petit piston 14 est resté dans la position A, laissant complètement libre la voie d'introduction de la matière plastique dans le moule. Aussitôt après la fin de ladite phase d'intrusion (ou après un temps prédéterminé), le piston 14 se trouve poussé en avant jusqu'à la position B. Dans cette phase se trouve injectée à haute pression, une quantité ultérieure de matière qui était contenue dans la chambre 7. Le position B peut etre établie de diverses fafYoTls: comme déjà mentionné, elle peut être détermi- née par la position de l'interrupteur 19 et par la longueur et la position de la carrje 17 OU encore elle peut e#tre déterminée par une situation d'équilibre des poussées en intervenant sur la pression d'huile que l'on introduit dans le piston 15. Dans le premier cas, on injecte un volume désiré à la pression désiré et on tient compte d'un certain volume estimé de matière que l'on veut ultérieurement injecter, tandis que dans le second cas, on injecte un volume désiré à une pression qui résulte de la situation d'équilibre précédente. Dans les deux cas, il s'agit de pressions très élevées qui servent à introduire de la matière ultérieure pour compenser les retraits qui donneraient lieu à des produits finis, non conformes à l'empreinte des moules. Après cette phase, i#médiatement ou après un temps réglable, le piston 14 recule et s'arrête de préférence pendant un certain temps, dans une position intermédiaire C. Dans cette phase, se produit la retassure de la matière de l'orifice 6 avec cassure de la carotte. Le petit piston 14 demeure dans cette position Jusqu'à ce que, après un temps convenable de refroidissement, les moules soient ouverts, et que lton procède à l'extraction des produits finis avant de refermer les moules pourl#slaisser prêts pour une injection consé cultive. Dans cette position, la lumière 9 du canal 8 reste fermée et n'autorise pas la sortie de la matière plas Les moules étant fermés, et avant l'intrusion, le petit piston 44 retourne à la position L et le cycle peut recommencer. D'après ce qui vient d'être décrit, on peut voir que l'invention atteint bien les objectifs proposés et que, en particulier, on dispose d'un procédé d'intrusion à basse pression s'accompagnant d'une phase qui assure un supplément d'injection à haute pression. Avec cette phase, on atteint toujours les pressions voulues même dans le cas d'une vis usée: dans ce cas, en effet, il serait nécessaire de consommer plus de temps pour l'intrusion, mais encore la haute pression finale obtenue avec le piston n'aurait pas d'effet par suite de cette situation. Le dispositif appliqué à la presse s'avère très simple en ce qu'il peut être également avantageusement adapté aux presses déjs. existantes. La commande d'actionnement du piston, qui dans la description précitée, est de type oléo-dynamique, peut être avantageusement remplacée par un dispositif mécanique ou pneumatique équivalent. En appliquant le même concept inventif, on peut réaliser des dispositifs de conformation diverse sans pour autant s'écarter du cadre et de l'esprit de l'invention. Les matériaux et les dimensions peuvent être quelconques selon les nécessités. REVEND ICÂTIONS 1.- Procédé pour l'intrusion, avec injection successive à haute pression, des matières thermoplastiques, caractérisé par le fait qu'il comprend une première phase d'intrusion à basse pression de matière dans le moule jusqu'à arrêt après un signal de remplissage total, une phase d'injection à haute pression d'une petite quantité de matière contenue dans un élargissement du conduit de l'injecteur, pour compenser le retrait de matière, et une retassure par laquelle s'effectue un premier détachement de la carotte. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans la première phase, il se produit une intrusion à basse pression, de matière plastique obtenue par l'intermédiaire d'une vis en rotation que l'on arrête par une commande de remplissage de type à capteur placé dans le moule ou par temporisateur de fonctionnement. 3.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la seconde phase débute après l'arrêt de la vis et comprend l'injection à haute pression d'une quantité de matière emmagasinée dans une chambre cylindrique présente entre le canal de sortie de la vis et la buse de l'injecteur. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'après ladite phase d'injection à haute pression, il se produit un retour partiel du piston qui la met en oeuvre, entralnant une retassure de la matière dans la buse d'injection, ledit positionnement du piston demeurant inchangé jusqu'à 1'intrusion successive, et on extrait le produit et on referme le moule, pour faire démarrer une nouvelle phase d'injection. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'après la refermeture des moules, le piston subit son retour complet, au démarrage d'une nouvelle phase d'intrusion seulement, avec reconstitution d'un canal orienté entre la vis d'intrusion et la buse. 6.- Dispositif injecteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 & 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une petite chambre cylindrique (7) où transite le produit durant la phase d'intrusion, dans ladite chambre (7) agissant un petit piston (14) qui assure, à la fin de l'intrusion, un supplément d'injection à haute pression, la course dudit piston (14) étant réglée en agissant sur des moyens pousseurs (15) de façon à doser la quantité de produit qui est introduite. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le cylindre (1) qui contient la vis (2), est fermé à l'avant par une tête d'équerre (3) qui contient un canal (8) débouchant par une lumière (9) dans ladite chambre cylindrique (7), et dont l'axe est parallèle à l'axe de la vis (2), ladite chambre (7) se poursuivant par la buse d'injection (5). 8.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, pendant la phase d'intrusion, la matière plastique poussée par la vis (2), transite à basse pression dans ladite chambre (7). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que ladite chambre (7) se prolonge du côté opposé à la buse (5), par un manchon cylindrique (12) dans lequel se déplace & étanchéité, ledit petit piston (14) actionné de l'extérieur par un piston & double effet (15) de puissance élevée constituant lesdits moyens pousseurs. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que, la vis étant arrêtée, la translation du piston (14) provoque l'injection de la matière contenue dans ladite chambre cylindrique (7), ladite injection ayant lieu à haute pression et en quantité voulue, tandis que la course du petit piston (14) est réglable par des organes de fin de course. 11.- Dispositif selon L'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que la lumière d'entrée dudit canal (8) dans la chambre (7) se trouve fermée au démarrage du mouvement du petit piston (14) pour éviter le reflux de la matière vers la vis. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait qu'après avoir effectué toute la course d'injection, ledit piston (14) recule partiellement sans rouvrir la lumière du canal (8), tandis que le recul complet se trouve effectué lorsque le moule (11) une fois libéré du produit obtenu, est refermé et qu'un nouveau cycle est declenché. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé par le fait que les différentes positions prises en succession par le petit piston (14) sont réglées par une came (17) associée au piston à double effet (15) qui actionne le petit piston (14), ladite came (17) agissant sur une série de micro-interrupteurs (18, 19 et 20). 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé par le fait qu'en variante aux micro-interrupteurs (18, 19 et 20), on peut intervenir en réglant la pression du piston d'actionnement. 15.- Dispositif selon l'unequelconquedes reven dications précédentes, caractérisé par le fait qu'en variante audit piston i double effet (15), on peut employer un quelconque dispositif mécanique ou pneumatique équivalent.