Brevet FR2502060A1 — publié le 19820924

L'invention concerne un système perfectionné de moulage par injection à entrées latérales. Dans un système typique à entrées latérales, un certain nombre de cavités sont ménagées dans une plaque à cavités refroidie, autour d'une buse ou d'une douille chauffée centrale. L'absence de vanne ou autre élément d'obturation facilitant la commande de l'écoulement de la matière fondue donne une importance critique à la température et aux caractéristiques d'écoulement de la chaleur dans la zone de l'entrée. Le système doit pouvoir remplir rapidement et de façon répétée les cavités, puis les ouvrir pour éjecter le produit moulé, sans obturation ni formation excessive de bavures. Ceci exige une isolation complète ou partielle entre la douille chauffée et la plaque à cavités refroidie afin que la douille reste assez chaude pour maintenir la matière à l'état fondu et que la plaque à cavités reste assez froide pour solidifier rapidement la matière lorsqu'elle pénètre dans les cavités. Dans le passé, cette isolation a été assurée par un espaoe adjacent à l'entrée à obturateur entre la douille et la plaque à cavités, et permettant le remplissage de cette dernière avec la matière fondue. Celle-ci se soli- difie, au moins à proximité immédiate de la plaque à cavités refroidie, et on obtient ainsi un certain degré d'isolation entre la douille et la plaque à cavités. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N0 3 822 856 et N0 4 094 447, par exemple, décrivent des systèmes effectuant cette première opération avec, en outre, les tronçons radiaux du canal de coulée en contact direct avec la plaque à cavités. Cependant, des joints de buse ont été utilisés précédemment dans des systèmes de moulage par injection à entrée à obturateur, comme décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique N0 4 043 740 et dans la demande de brevet canadien N0 356 233, déposée le 15 juillet 1980 sous le titre "Injection Molding Nozzle Seal". Dans ces deux cas, le joint de buse a pour fonction de conduire une quantité supplémentaire de chaleur vers la zone d'entrée, oe qui facilite l'application de l'obturateur sur son siège pour améliorer la fiabilité du système et prolonger la durée de vie du mécanisme de commande du pointeau de l'obtu- rateur. D- fait, dans la demande N0 356 233 1récitée, le joint de la buse forme lui-même, en réalité, le canal dans lequel se loge l'extrémité du pointeau de l'obturateur. Le fait que ces avantages ne puissent être obtenus que dans un système à entrée à obturateur réduit la possibilité d'incorporer un tel joint dans d'autres types de systèmes de roulage. En particulier, le fait que, dans un système de moulage à entrées latérales, la paroi de la plaque à cavités présentant les entrées soit incur- vée rend impossible l'utilisation de tels joints dans un système à entrées latérales en raison du problème posé par les fuites de la matière fondue sous pression. Dans le cas o elle fuit dans la zone d'entrée, la matière fondue pénètre dans l'espace rempli d'air compris entre la douille et la plaque à cavités, ce qui pose les problèmes mentionnés précédemment. L'invention a donc pour objet d'éliminer au moins partiellement ces inconvénients au moyen d'un système de moulage par injection à entrées latérales qui fonctionne en utilisant des joints creux disposés entre la douille et les entrées. A cet effet, l'un des objets de l'invention est un système de moulage par injection à entrées laté- rales et canal de carotte chauffé, comprenant une plaque à cavité refroidie qui présente au moins une cavité ou empreinte pouvant être ouverte, une douille de carotte creuse, chauffée électriquement et logée fixement dans un alvéole de la plaque à cavité, cet alvéole présentant une paroi intérieure qui est espacée de la douille de carotte afin qu'un espace d'air isolant soit ménagé entre elles, la douille de carotte présentant un canal central allongé qui s'étend d'une entrée de matière en fusion jusqu'à au moins un canal partant radialement vers l'ex- térieur du canal central pour aboutir à au moins une entrée latérale correspondante ménagée dans la plaque à cavité, les entrées latérales débouchant dans ladite cavité, et au moins un joint creux correspondant qui présente un alésage central s'étendant entre une extrémité intérieure et une extrémité extérieure et ayant la forme d'un dôme traversé par une ouverture centrale, le joint s'étendant en travers de l'espace d'air afin que son alésage central soit aligné avec le canal radial et l'en- trée, l'extrémité intérieure étant logée dans un évidement de la douille de carotte et l'extrémité extérieure butant contre la paroi intérieure de l'alvéole de la plaque à cavité, au moins une partie de la paroi étant légèrement inclinée vers l'intérieur afin que le joint soit déformé progressivement et légèrement vers l'intérieur lorsque la douille de carotte est introduite dans l'alvéole et que le système est porté aux températures de travail, de façon à empêcher pratiquement toute fuite de la matière fondue sous pression dans l'espace d'air. L'invention sera décrite plus en détail en regard du,- dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: - la figure 1 est une coupe longitudinale par- tielle d'une forme préférée de réalisation du système de moulage par injection à entrées latérales selon l'inven- tion; et - la figure 2 est une coupe partielle à échelle agrandie montrant les positions relatives de l'un des joints et d'une entrée correspondante dans la plaque à cavité. Comme représenté sur le dessin, le système de moulage par injection à entrées latérales comporte au moins une douille creuse 10 de carotte traversée par un canal central chauffé 12 de carotte. Le canal 12 part d'une plaque 14 de distribution et se divise en un certain nombre de canaux 16 qui partent radialement vers l'exté- rieur du canal central 12. Chacun des canaux 16 s'étend vers l'extérieur en passant dans un joint creux 18 pour aboutir à une entrée 20 débouchant dans une cavité 22. La douille 10 de carotte est chauffée électrique- ment et peut être de l'un quelconque des types décrits dans la demande de brevet canadien No 317 948, déposée le 14 décembre 1978 sous le titre "Sprue Bushing with Cast In Heater Element" et dans la demande de brevet cana- dien No 363 161, déposée le 24 octobre 1980 sous le titre "Sprue Bushing and Method of Manufacture" La douille comporte une partie intérieure 24 qui résiste à la corro- sion et qui définit le canal central 12, un élément chauffant hélicoïdal 26 îli entouïe la partie intérieure 24, et une partie 28 hautement conductrice, coulée sur la partie inférieure et sur l'élre.et chauffant. Dans la forme préférée de réalisation, la partie intérieure 24 est formée d'un alliage de béryllium et de nickel afin de supporter les effets corrosifs de la matière fondue, et la partie conductrice est formée d'un alliage de béryllium et de cuivre afin de transmettre rapidement et régulièrement la chaleur de l'élément chauffant 26 à la partie intérieure 24. La douille ou buse 10 de carotte est logée dans un alvéole 30 de la plaque 32 à cavité et elle est maintenue fixement en position par une bague isolante 34. Lorsque la douille 10 de carotte est chauffée par l'élément 26 et que la plaque 32 à cavité est refroi- die par un élément 36 de refroidissement, la bague isolante 34 maintient un espace 38 rempli d'air entre la douille et la plaque 32 afin de réduire la perte de chaleur. Comme montré clairement sur la figure 2, chacun des joints creux 18 présente une ouverture centrale 40 qui s'étend d'une extrémité intérieure 42 jusqu'. un trou central 44 ménagé dans une extrémité extérieure 46 en forme de dôme. Chaque joint creux 18 s'étend en travers de l'espace d'air 38 afin que son extrémité intérieure 42 soit logée dans un évidement 48 ménagé autour de l'un des canaux radiaux 16 de la douille 10 de carotte et que son extrémité exté- rieure 46 bute contre la paroi intérieure 50 de l'alvéole de la plaque 32 à cavité. Ainsi qu'on'peut le voir, l'extrémité extérieure 46 en forme de dôme présente une surface d'étanchéité 52 sensiblement plane, obtenue par déformation contre la plaque 32 à cavité, autour d'une entrée 20 débouchant dans l'une des cavités 22. Dans cette position, le trou 44 de l'extrémité extérieure 46 en forme de dôme du joint 18 est aligné avec l'entrée 20, et l'ouverture centrale 40 communique avec l'un des canaux radiaux 16. Le joint creux 18 est réalisé en métal afin de présenter une résistance suffisante pour supporter l'ap- plication répétée de charges de pression élevée, mais il ne doit pas être réalisé en métal hautement conducteur afin de ne pas provoquer une transmission excessive de chaleur de la douille 10 de carotte vers la plaque 32 à cavité. Dans la forme préférée de réalisation, le joint creux 18 est réalisé en alliage de titane ou en acier inoxydable. Lors de l'utilisation, au cours de l'assemblage du système, un joint 18 est placé dans chacun des évide- ments 48 et la douille 10 de carotte est ensuite intro- duite à force dans l'alvéole 30 jusqu'à ce qu'elle soit logée sur la bague isolante 34. La douille 10 de carotte et les joints 18 sont dimensionnés de manière que leur rayon global utile soit supérieur d'environ 0,125 mm au rayon de la paroi intérieure 50 de l'alvéole 30, au niveau des entrées 20. Ainsi, pour faciliter l'introduction de la douille 10 de carotte, une partie 54 de la paroi 50 est légèrement inclinée vers l'intérieur en direction des entrées 20. Par conséquent, lorsque la douille 10 de carotte est introduite à force dans l'alvéole 30, les extrémités extérieures 46 en forme de dôme des joints 18 entrent en contact avec la partie inclinée 54 de la paroi et sont légèrement déformées élastiquement vers l'inté- rieur en venant s'appliquer autour des entrées 20. Pendant l'opération d'introduction, une face extérieure de la bague isolante 34 est logée dans une partie cylindrique de la paroi 50 de l'alvéole'30 de la plaque à cavité afin de guider la douille 10 de carotte en alignement approprié. On obtient ainsi de façon sûré un alignement convenable de la douille de carotte en cas de déformation, de sorte qu'un joint fixe est obtenu. Lorsque la douille de carotte est portée aux températures de travail, elle se dilate, ce qui provoque une déformation supplémentaire des extrémités extérieures 46 en forme de dôme des joints 18. Cette forme des joints 18, qui autorise cette légère déformation vers l'intérieur, permet d'obtenir un joint étanche à la pression avec la paroi intérieure incurvée 50 de l'alvéole 30. Bien qu'il soit possible de résoudre le même problème par rectification de l'extrémité de chaque joint 18 afin de lui donner la forme de la paroi courbe 50, un tel procédé a pour inconvénients d'être coûteux à mettre en oeuvre et de nécessiter que les joints 18 soient toujours introduits dans l'orientation appro- priée. Si l'application répétée de la haute pression d'in- jection à la matière fondue et chauffée entraîne l'appa- rition d'une fuite entre le joint 18 et la paroi courbe , cette matière s'échappe dans l'espace 38 rempli d'air, entrainant une diminution de l'efficacité de l'isolation, ainsi que la possibilité de problèmes apparaissant lors des changements de couleur et de matière, mentionnés précédemment. Après l'assemblage, la douille 10 de carotte est chauffée par application d'énergie à l'élément chauffant 26 au moyen de conducteurs 56. Un thermocouple (non repré- senté) est habituellement utilisé pour permettre de régler avec précision la température. La plaque 32 à cavité est également refroidie par l'élément 36 de refroidisse- ment et, après stabilisation des températures dans les conditions de travail, de la matière fondue chaude et sous pression est introduite par une machine de moulage (non représentée) ou en provenance de toute autre source. La matière s'écoule de la plaque 14 de distribution dans le canal central 12, se répartit dans les canaux radiaux 16, passe dans les joints 18 et pénètre dans les cavités 22. Lorsque ces dernières sont remplies, la pression d'injection est éliminée de la matière fondue et, après que la matière contenue dans les cavités'refroidies s'est solidifiée, le moule est ouvert afin que les produits moulés en soient éjectés. Le moule est ensuite refermé et ce procédé est répété. Il est important que ce procédé puisse être répété de façon fiable, sans fuite de matière dans l'espace rempli d'air. Il en est notamment ainsi dans le cas de matières retardant la flamme et difficiles à mouler du point de vue technique, par exemple des poly- carbonates, du sulfure de polyphénylène, des oxydes de polyphénylène et du "Nylon 66", car ces matières se dété- riorent si elles restent dans l'intervalle 38 rempli d'air. Dans un système tel que celui décrit o l'élément chauffant 26 descend jusqu'à proximité des entrées 20, le fait que l'application de chaleur soit proche de l'intervalle 38 entraînerait une détérioration supplémentaire, à un niveau inacceptable, de la matière fondue retenue. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système de moulage décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exem- ple, bien qu'un système à cavités multiples ait été décrit et représenté, il est évident que l'invention s'applique à un système analogue à une seule cavité. En outre, il est possible de modifier la forme des extrémités extérieures des joints tout en permettant une déformation assurant l'étanchéité à la pression avec la paroi inté- rieure courbe de la plaque à cavités. REVENDICATIONS 1. Système de moulage par injection à entrées latérales et canal de carotte chauffé, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque (32) à cavité refroidie, présen- tant au moins une cavité (22) qui peut être ouverte, une douille creuse (10) de carotte chauffée électriquement et logée fixement dans un alvéole (30} de la plaque à cavité, cet alvéole ayant une paroi intérieure (50) qui est espacée de la douille de carotte afin de former avec elle un espace isolant (38) rep-pli d'air, la douille de carotte présentant un canal central allongé (12) qui s'étend d'une entrée de matière fondue jusqu'à au moins un canal (16) partant radialement vers l'extérieur du canal central jusqu'à au moins une entrée latérale corres- pondante (20) ménagée dans la plaque à cavité, l'entrée latérale. débouchant dans ladite cavité, et au moins un joint creux correspondant (18) qui présente une ouverture centrale (40) s'étendant d'une extrémité intérieure (42) à une extrémité extérieure (46) en forme de dôme, cette extrémité extérieure étant traversée par un trou central (44) et le joint s'étendant en travers de l'espace rempli d'air afin que son ouverture centrale soit alignée avec ledit canal orienté radialement et ladite entrée, l'extrémité intérieure du joint étant logée dans un évidement (48) de la douille de carotte et son extrémité extérieure butant contre la paroi inté- rieure (50) de l'alvéole de la plaque à cavité, au moins une partie (54) de cette paroi étant légèrement inclinée vers l'intérieur de manière que le joint soit déformé légèrement et progressivement vers l'intérieur pendant que la douille de carotte est introduite dans l'alvéole, le système étant chauffé à des températures de travail afin d'empêcher toute fuite importante de la matière fondue sous pression dans l'espace rempli d'air: 2. Système de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs canaux (16) partent radialement vers l'extérieur du canal central (12) et aboutissent chacun à un joint correspondant (18) aligné sur une entrée correspondante (20) qui débouche dans une cavité correspondante (22). 3. Système de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi intérieure (50) de l'alvéole (30) de la plaque à cavité comporte une partie d'alignement qui reçoit un élément (34) d'ali- gnement porté par la douille de carotte lorsque cette dernière est introduite dans l'alvéole, de façon à assurer un alignement approprié de la douille de carotte lorsque la déformation du joint se produit. 4. Système de moulage par injection selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les joints (18) sont réalisés en un alliage de titane.