Brevet FR2486863A1 — publié le 19820122

La présente invention concerne le moulage par injection et plus particulièrement un joint d'étanchéité perfectionné disposé entre la buse et l'entrée d'injection. Il est bien connu que la température de la masse en fusion dans la zone de l'entrée d'injection est critique pour un fonctionnement satisfaisant du système, en parti- culier avec des matériaux possédant des caractéristiques à haute température. C'est pourquoi il est souhaitable de maintenir la température de la masse en fusion lorsqu'elle pénètre en s'écoulant dans la zone de l'entrée d'injection, mais il faut éviter simultanément un transfert de chaleur excessif à la plaque d'emporeinte refroidie. Par le passé, ceci était réalisé en faisant passer l'écoulement de la masse en fusion autour d'un organe en forme de torpille centrale chauffée aboutissant à l'entrée d'injection. Cependant,un tel système de chauffage interne présente l'inconvénient consistant en ce que le passage de la masse en fusion est restreint par la torpille sur une partie importante de sa longueur, ce qui entratne une chute inadmissible de la pression pour la plupart des matériaux. En outre, il existe une réduction très importante de la température au niveau du passage relativement étroit de la masse en fusion, et ce de la torpille chauffée vers le matériau alentour plus froid. Ceci requiert des températures excessivement élevées de fusion au niveau de la torpille chauffée, ce qui peut provoquer une dégradation de la masse en fusion. Plus récemment,des systèmes ont été présentés, qui sont chauffés extérieurement avec une broche conductrice centrale nor chauffée s'étendant à l'intérieur de la masse en fusion en direction de la zone de l'entrée d'injection. Bien qu'évitant le problème du gradient de température, ceci ne résout pas le problème de la chute de pression. Plus récemment encore, des tentatives ont été faites pour résoudre ces problèmes en fournissant une buse chauffée extérieurement comportant une pointe centrale chaude réali- sée d'un seul tenant et s'étendant en direction de la zone de l'entrée d'injection. Tout en résolvant, au moins par- tiellement, les deux problèmes mentionnés précédemment, ceci introduit le problème relatif au transfert de chaleur excessif intervenant depuis la buse chauffée en direction de la plaque d'empreinte refroidie disposée alentour. Bien qu'on laisse un espace entre la buse et la plaque d'empreinte se remplir avec la masse en fusion de manière à agir à la manière d'un isolateur, ceci entraîne des problèmes de changements de couleurs et peut provoquer une détérioration de la masse en fusion piégée. On peut prévoir un logement pour la buse entre la buse chauffée et la plaque d'empreinte refroidie, mais ceci a l'inconvénient de présenter un sur- croît considérable de dépenses. La Demanderesse a utilisé antérieurement un joint d'étanchéité de buse pour le moulage par injection utilisant un obturateur, comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 4 043 740. Un objet de la présente invention est de résoudre au moins partiellement ces incon- vénients en fournissant un joint d'étanchéité perfectionné de buse possédant une pointe chaude centrale. A cet effet, la présente invention fournit un système de moulage par injection possédant un joint d'étan- chéité de buse, logé entre une buse et une plaque d'empreinte et dans lequel la masse en fusion s'écoule depuis un passage central de la buse en traversant lé joint d'étanchéité de buse et une entrée d'injection située dans la plaque à em- preinte pour pénétrer dans une empreinte, et dans lequel le perfectionnement consiste en ce que le joint d'étanchéité possède une partie extérieure de forme générale cylindrique, une partie en forme de broche centrale allongée et plusieurs membrures s'étendant entre lesdites parties et définissant un certain nombre d'ouvertures à travers lesquelles la masse en fusion s'écoule autour de la partie en forme de broche centrale et pénètre dans l'empreinte, la partie en forme de broche centrale possédant une première pointe s'étendant en aval dans l'entrée d'injection. D'autres buts et avantages de la présente inven- tion ressortiront de la description donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un système de moulage par injection montrant une forme de réa- lisation préférée de l'invention; la figure 2 est une vue en perspective du joint d'étanchéité à pointe chaude représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe du joint d'étan- chéité à pointe chaude représenté sur la figure 1; et la figure 4 est une vue en coupe partielle montrant une autre forme de réalisation de l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1, qui montre une-douille ou buse de carotte 10 et un joint d'étanchéité 12 pour cette buse, situé dans une plaque d'empreinte 14 entre une machine de moulage 16 et une empreinte 18. La buse possède une partie 20 constituant un corps intérieur et définissant le passage central 22 de la masse en fusion, et une partie 24 formant coque extérieure, fortement thermo- conductrice. La buse est du type à chauffage extérieur avec apport de chaleur par un filament hélicoïdal 26 situé dans la partie extérieure 24 qui est moulée par-dessus la sur- face extérieure ondulée de la partie 20 formant corps inté- rieur, comme cela est décrit de façon plus détaillée dans la demande de brevet canadien déposée le 14 Décembre 1978 par la Demanderesse sous le N0 317 948. La plaque à empreinte 14 est refroidie par des organes de refroidissement 28 de manière à réaliser aussi rapidement que possible la solidification de- la masse en fusion dans l'empreinte. La buse 10 est logée dans un man- chon isolant 29 et un espace 30 contenant de. l'air fournit une barrière isolante entre la buse chauffée 10 et la plaque à empreinte refroidie 14. La température de la buse est contrôlée par un thermocouple 32. La partie intérieure 20 de la buse 10 est constituée par un alliage de nickel au béryllium et la partie extérieure 24 est constituée par un alliage de cuivre au béryllium, tandis que la plaque à empreinte 14 est réalisée en acier. Comme cela a été décrit précédemment, il est important de réduire le transfert de chaleur s'effectuant depuis la buse 10 en direction de la plaque à empreinte 14, tout en maintenant autant que possible la température de la masse en fusion lorsque cette dernière s'écoule dans l'espace de l'entrée d'injection 34. L'obten- tion d'un équilibre approprié entre ces deux facteurs anta- gonistes, sans créer d'autres inconvénients de compensation, est critique pour le fonctionnement satisfaisant du système. C'est pourquoi on prévoit le joint d'étanchéité 12 de buse afin d'éviter un contact direct entre la buse chauffante 10 et la plaque d'empreinte refroidie 14, ainsi que pour amé- liorer le maintien de la température de la masse en fusion dans la zone de l'entrée d'injection. Le joint d'étanchéité 12 de la buse possède une partie extérieure creuse 36 de forme générale cylindrique, bien que, dans cette forme de réalisation, la surface inté- rieure 38 soit oblique afin d'être alignée avec le passage 22 de la masse en fusion à travers la buse 10 et avec l'entrée d'injection. De même, son arête extérieure 40 est biseautée de manière à réduire le contact avec la plaque d'empreinte 14. Le joint d'étanchéité 12 de la buse com- porte 3 membrures 42 qui s'étendent radialement en direc- tion d'une partie 44 en for-me de broche centrale allongée. Entre les membrures, il existe des ouvertures 46 à travers lesquelles la masse en fusion provenant du passage 22 s'écou- le en passant autour de la partie-44 en forme de broche centrale et pénètre dans l'empreinte 18. Comme il existe une certaine chute de-la pression de la masse en fusion, lorsque cette dernière traverse ces ouvertures, on donne aux membrures une épaisseur minimale et aux ouvertures une longueur minimale, en vue de réduire cette chute de pression autant que cela est possible. La partie 44 en forme de broche centrale possède une première pointe 48 qui s'étend en aval à l'intérieur de l'entrée d'injection en direction du bord de l'empreinte 18 et une seconde pointe 50 qui s'étend en amont à l'intérieur du passage 22 pour la masse en fusion, dans la buse. Comme on peut le voir, une partie supérieure du joint d'étanchéité 12 de la buse est logée fermement dans un renfoncement cylindrique 52 ménagé dans la buse 10 et une partie inférieure établit un contact, à la température de fonctionnement, avec un siège annulaire 54 qui s'étend autour de l'entrée d'injection 34 située dans la plaque d'empreinte. Le joint d'étanchéité 10 de la buse est réa- lisé en acier inoxydable ou en acier H-13 pour outils et est dimensionné de telle manière que la partie inférieure soitlégèrement écartée de la face 56 du siège annulaire 54 à froid, mais soit amenée en contact de butée avecladite face par dilatation thermique dans le cas du chauffage à la tem- pérature de fonctionnement. Ceci empêche l'échappement de la masse en fusion sous pression dans l'intervalle rempli d'air 30. Lors de son utilisation, la buse 10 est amenée par chauffage à sa température de fonctionnement au moyen du filament hélicoïdal 26 et la plaque d'empreinte 14 est amenée par refroidissement à sa température de fonctionne- ment par des organes de refroidissement 28 et le fonctionne- ment commence alors. La masse en fusion provenant de la machine de moulage 16 est injectée dans le passage 22 situé dans la buse, sous une pression très élevée. La masse en fusion s'écoule à partir du passage 22 en traversant les ouvertures 46 autour de la partie 44 en forme de broche centrale, en passant par l'entrée d'injection 34 et en pénétrant dans l'empreinte 18. L'emplacement de la partie extérieure 36 du joint d'étanchéité 12 de la buse empêche le transfert d'une chaleur excessive depuis la buse 10 à la plaque à empreinte refroidie 14, tandis que la partie 40 en forme de broche centrale du joint d'étanchéité 12 de la buse, qui est chauffé par la masse en fusion, transfère et maintient cette chaleur au centre de la zone de l'entrée d'injection. Après l'application de chaque impulsion de pression par la machine en vue de remplir l'empreinte, la masse en fusion se solidifie au niveau de l'entrée d'injec- tion lorsque la pression est supprimée, tout en maintenant la température de la masse en fusion autour de la broche de manière à faciliter la masse d'injection suivante. Afin de réaliser ceci, il est nécessaire de réduire le transfert. de chaleur transmis à la plaque d'empreinte 14 dans la zone de l'entrée d'injection. Après durcissement du produit, le moule s'ouvre en vue de l'éjecter, puis se ferme, et le processus se répète. En se référant maintenant à la figure 4, on y voit représenté partiellement un système de moulage par injection utilisant un joint d'étanchéité de buse confor- mément à une seconde forme de réalisation de l'invention. Etant donné que bon nombre des caractéristiques de cette dernière sont identiques à celles de la première forme de réalisation, les caractéristiques communes à ces deux for- mes de réalisation sont décrites et illustrées en utilisant les mêmes chiffres de référence. Bien que l'emplacement et le fonctionnement de cette forme de réalisation dans le système soient essentiellement les mêmes que ceux décrits ci-dessus, la partie 44 en forme de broche centrale du joint d'étanchéité 12 de la buse est prolongée de telle manière que la seconde pointe 50 s'étende plus en amont à l'intérieur du passage 22, prévu pour la masse en fusion, de la buse 10. En outre,elle est légèrement élargie à son extrémité amont et est formée d'un matériau plus conducteur que la partie extérieure 36 de manière à fournir un transfert thermique plus important à la zone de l'entrée d'injection. Dans cette forme de réalisation, la partie extérieure 36 et les membrures 42 du joint d'étanchéité 12 de la buse sont constituées en acier inoxydable, tandis que la partie en forme de broche centrale est constituée par un alliage de cuivre au béryllium et est brasée sur les membrures 42 au niveau de l'épaulement 58. Ceci fournit un transfert thermique accru à la zone de l'entrée d'injection, tout en conservant l'avantage d'avoir la partie extérieure 36 du joint d'étanchéité 10 de la buse disposée entre la buse 10 et la plaque à empreinte 14, de manière à réduire le transfert thermique entre ces éléments. Bien que la description de la présente invention ait été faite en rapport avec deux formes de réalisation particulières, elle ne doit pas être interprétée dans un sens limitatif. De nombreuses variantes et modifications apparaîtront maintenant aux spécialistes de cette technique. En particulier,on pourrait donner une forme rétrécie inté- rieurement à l'extrémité inférieure de la partie extérieure 24 du joint d'étanchéité 12 de la buse, au niveau de la surface intérieure 38 se terminant par l'entrée d'injection 34. REVENDICATIONS 1. Système de moulage par injection comportant un joint d'étanchéité de buse (12),, logé entre une buse (10) et une plaque à empreinte (14), et dans lequel la masse en fusion s'écoule depuis un passage central (22) situé dans la buse (10) à travers le joint d'étanchéité (12) de la buse et une entrée d'injection (34) située dans la plaque à empreinte (14), pour pénétrer dans une empreinte (18), caractérisé en ce que le joint d'étanchéité (12) possède une partie extérieure (36) de forme générale cylindrique, une partie (44) en forme de broche centrale allongée et plusieurs membrures (42) s'étendant entre lesdites parties (36, 44) en définissant un certain-nombre d'ouvertures (46) à travers lesquelles la masse en fusion s'écoule autour de la partie (44) en forme de broche centrale et pénètre dans l'empreinte (18), la partie (44) en forme de broche centrale possédant une première pointe (48) s'étendant en aval dans l'entrée d'injection (34). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie (44) en forme de broche centrale possède une seconde pointe (50) qui s'étend en amont à l'intérieur du passage (22) prévu pour la masse en fusion dans la buse (12). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première pointe (48) s'étend à travers l'entrée d'injection (34) en direction de l'empreinte (18). 4. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la partie (44) en forme de broche centrale est constituée d'un matériau fortement thermoconducteur, tandis que la partie extérieure (36) est constituée d'un matériau possédant une conductivité ther- mique nettement plus faible. 5. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la partie (44) en forme de broche centrale est constituée par un alliage de cuivre au béryllium et que la partie extérieure(36) est constituée par de l'acier inoxydable.