Brevet FR2504849A1 — publié le 19821105

L'invention concerne, d'une manière générale, un appareil à plastifier; elle a, plus particulièrement, trait à un appareil à plastifier utilisé avec des dispositifs de moulage fonctionnant de manière intermittente, par exemple une machine à mouler par injection à vis à mouvement de va-et-vient. Les machines à mouler par injection actuelles comportent des dispositifs de moulage ou moules dans lesquels on envoie le matériau fondu ou plastifié, depuis un appareil à plastifier utilisant des convoyeurs à vis à mouvement de va-et-vient pour plastifier et fournir le matériau aux moules. Avec ce type de dispositif, le matériau plastifié ne doit être fourni que de manière intermittente ; de ce fait, le matériau transféré par rotation du convoyeur à vis, alors que le moule est déjà rempli, s'accumule à l'extrémité aval de ce convoyeur, soit dans le cylindre de l'appareil à Plastifier soit dans un réservoir supplémentaire. Lorsque le volume disponible est rempli de matériau plastifié, la rotation du convoyeur à vis est arrêtée jusqu'à ce que le moule soit prêt pour recevoir une autre charge de matériau. Pendant la période au cours de laquelle le convoyeur à vis reste immobile, il nty a pas de nouveau matériau plastifié formé, et la plastification qui peut se poursuivre dans l'appareil à plastifier se fait de manière tout à fait inappropriée. L'invention a pour objectif un appareil à plastifier pouvant fonctionner en permanence pour plastifier le matériau de manière correcte, même si le matériau plastifié n'est fourni que de manière intermittente au moule d'une machine de moulage. L'invention a également Dour objectif un appareil à plastifier utilisable avec un dispositif de moulage fonctionnant de manière intermittente, fonctionnant en permanence avec un rendement élevé pour plastifier un matériau plus uniformément et avec un meilleur contrôle du processus de plastification. L'invention a aussi pour objectif un appareil à plastifier dans lequel les parties du matériau en cours de plastification sont soumises à recirculation par un passage de retour formé dans le convoyeur à vis à cette fin, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'interrompre la rotation de ce convoyeur en dépit du fait que le matériau plastifié est fourni de manière intermittente. L'invention a de mEme pour objectif un appareil à plastifier du type comportant un convoyeur à vis utilisable dans une machine à mouler par injection, l'appareil à plastifier pouvant fonctionner de manière permanente, sans interruption de la rotation à vitesse constante du convoyeur à vis. L'invention a encore pour objectif un appareil à plastifier du type décrit, dans lequel on obtient un meilleur mélange du matériau plastifié. L'invention a par ailleurs pour objectif un appareil à plastifier du type décrit, dans lequel est formée en permanence une masse de matériau visqueux et chaud, en raison de la rotation permanente du convoyeur à vis de cet appareil. L'invention a enfin pour objectif un appareil à plastifier pour moulage par injection, qui, avec un meilleur rendement, fournit une masse plastifiée de meilleure consistance. Pour atteindre ces objectifs, l'appareil à plastifier conforme à l'invention, devant fournir un matériau plastifié de manière intermittente à un dispositif de moulage, fonctionnant en permanence pendant les périodes où le matériau plastifié est fourni et pendant les périodes où le matériau plastifié n'est pas fourni, comporte - un cylindre, - un premier convoyeur à vis dans ce cylindre, avec un filet définissant un canal pour convoyer en permanence le matériau de l'amont vers l'aval à mesure que ce matériau fond dans ce canal, le filet présentant une face avant tournée vers l'aval et une face arrière tournée vers l'amont, et le canal étant situé entre les faces avant et arrière, - un passage de retour formé à 11 intérieur du premier convoyeur à vis, communiquant avec le canal en un point aval et en un point amont pour former un circuit le long duquel le matériau se déplacera dans le canal et dans le passage, - un deuxième convoyeur à vis placé dans le passage de retour et agencé de manière à convoyer le matériau du point aval au point amont, ce qui permet une recirculation dans le circuit formé par le passage de retour et le canal au cours de la rotation permanente du premier convoyeur à vis et du transfert intermittent du matériau plastifié au dispositif de moulage, - le Premier convoyeur à vis comportant une extrémité aval et étant agencé pour que son mouvement axial en direction amont par rapport au cylindre augmente la capacité du circuit et permettre l'accumulation dans ce circuit du matériau plastifié formé lors des périodes où il n'y a pas transfert vers le dispositif de moulage. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent - figure 1 : une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un appareil conforme à l'invention, - figure 2 : une vue schématique, en coupe lon gitudinale, d'un autre appareil conforme à l'invention, - figure 3 : un diagramme illustrant l'agencement du filet de la vis du convoyeur de l'appareil re présenté figure 2, - figure 4 : un diagramme illustrant un autre agencement du filet de la vis d'un convoyeur analogue à celui de l'appareil représenté figure 2. On a représenté sur les dessins, et notamment figure 1, un appareil à plastifier conforme à l'invention portant la référence 10. L'appareil 10 est du type à vis et comporte un cylindre longitudinal 12 avec extrémité amont 14 et extrémité aval 16, un convoyeur à vis 18 étant placé dans ce cylindre. Une réserve de matériau solide 20 est formée dans une trémie 22 qui communique avec une enceinte intérieure 24 du cylindre, à proximité de l'extrémité amont 14, et permet d'introduire le matériau solide dans un canal 26 ; ce dernier est défini par un filet hélicoldal 28 formé sur le convoyeur à vis. Le mouvement de rotation du convoyeur à vis 18 dans le cylindre 12 fait progresser le matériau 20 le long du canal 26, en direction aval (30), le matériau étant délivré sous forme plastifiée (fondue) au point de décharge 32 de ltextrémité aval 16 du cylindre. Le point de décharge 32 communique avec un dispositif de moulage par injection représenté schématiquement sous la forme d'un moule 34, l'appareil à plastifier 10 et le moule 34 faisant partie d'une machine à mouler par injection dans laquelle le moule 34 est rempli de manière intermittente. Bien qu'il ne soit exigé qu'un transfert intermittent du matériau plastifié, le convo tueur à vis 18 est entrafné continuellement en rotation, pendant les périodes de transfert et les périodes de non-transfert vers le moule, de sorte que du matériau plastifié est formé en permanence.Pour tenir compte de ce mouvement de rotation permanent du convoyeur à vis 18, on prévoit un passage intérieur 40 à l'intérieur du convoyeur à vis 18, ce passage communiquant avec le canal 26 de ce convoyeur en un point aval 42 et en un point amont 44 et constituant ainsi, entre ces points, un passage de retour. Donc, pendant les périodes de non-transfert de matériau plastifié, au moins une partie du matériau plastifié formé est remis en circulation en permanence dans un circuit se composant du canal 26 et du passage de retour 40, entre le point aval 42 et le point amont 44, ce qui permet le mouvement de rotation permanent du convoyeur à vis 18. La circulation du matériau plastifié dans le passage de retour 40 est facilitée par un deuxième convoyeur à vis 50 qui est rendu solidaire du cylindre 12 au moyen d'une plaque de montage perforée 52, qui est placé axialement dans le passage 40, parallèlement et coaxialement au premier convoyeur à vis. Le deuxième convoyeur à vis 50 est donc fixe ; il comporte un filet 54 incliné dans le sens approprié à ltentratnement du ma-.éricu en direction amont en réponse à la rotation du premier convoyeur à vis. On peut voir figure 1 que le filet 54 du deuxième convoyeur à vis forme un canal de retour 56 dont la partie avant se trouve en aval de l'extrémité 58 du premier convoyeur à vis, de préférence, de manière à faciliter l'introduction du matériau dans le passage de retour 40. Pour tenir compte du surplus de matériau plastifié formé pendant les périodes de non-transfert au moule 34, le premier convoyeur à vis 18 est monté de manière å pouvoir se déplacer axialement par rapport au cylindre 12. Par suite, à mesure que le matériau plastifié est formé, le premier convoyeur à vis 18 se déplace en direction amont sous la poussée du surplus de matériau plastifié, ce qui accroît la capacité ou volume du circuit de recirculation qui se compose du canal 26 et du passage 40. Cette plus grande capacité est obtenue par accroissement du volume en 62, à proximité de l'extrémité aval 58 du convoyer à vis 18, et par accroissement du volume en 66, à proximité de l'extrémité amont 68 du convoyeur à vis 50, comme il est représenté en lignes pointillées.Le point aval de raccordement du passage 42 se trouvant au niveau de l'extrémité aval 58 du convoyeur à vis 18, une grande partie du matériau mis en recirculation, et introduit dans le passage 40 eu niveau de cette extrémité aval, est du matériau plastifié. Et les parties solides restant dans le matériau lorsque ce dernier est admis dans le passage 40 au point aval 42 fondront au cours de la recirculation. On notera que le processus de fusion qui a lieu dans un appareil à plastifier du type à vis est expliqué en détail dans le brevet E.U.A. 3.924.842, dans lequel on met en évidence la formation d'une partie fondue au niveau de la face avant du filet du convoyeur à vis, une partie solide restant contigue à la face errière opposée de ce filet. Dans l'exemple de la figure 1, on a illustré la partie fondue en 70, au niveau de la face avant 72 du filet 28 du convoyeur à vis, et on a illustré la partie solide en 74, à proximité de la face arrière 76 de ce filet. De préférence, le point amont 44 est adjacent à la face avant 72 du filet, de sorte que le matériau plastifié mis en recirculation revient dans une partie du canal 26 qui contient du matériau fondu.Le mouvement de rotation du convoyeur à vis 18 est commandé par un moteur d'entraSne- ment 40 et par un train d'engrenages 82 qui est accouplé à ce convoyeur par un arbre cannelé 84 ; ce dernier est solidaire du convoyeur à vis et coulisse axialement per rapport au train d'engrenages fixe lorsque le convoyeur se déplace axialement. Lorsque la machine à mouler par injection est prête à recevoir une autre charge de matériau plastifié, le convoyeur à vis 18 est déplacé par un organe de commande représenté sous la forme d'un vérin hydraulique 86, dans la direction aval, sans que soit interrompu le mouvement de rotation du convoyeur. Donc, le convoyeur à vis peut tourner en permanence, de préférence à vitesse constante, ce qui définit un fonctionnement régulier et un rendement optimum. La fusion est facilitée par la formation sous chaleur constante d'une masse visqueuse, sans que soient nécessaire des apports supplémentaires de chaleur au matériau par l'intermédiaire du cylindre 12. Le matériau plastifié est mieux mélangé du fait que la rotation du convoyeur à vis n'est pas interrompue et que ce matériau est remis en circulation par le passage 40, ce qui accrsrt la qualité de la masse fondue. L'appareil à plastifier 110 représenté figure 2 est également du type à vis. Il comporte un cylindre longitudinal 112 entre une extrémité amont 114 et une extrémité aval 116, ainsi qu'un convoyeur à vis 118 placé dans le cylindre. Un réservoir de matériau solide 120 est formé par une trémie 122 qui communique avec une enceinte intérieure 124 du cylindre et permet d'introduire ce matériau solide dans un canal 126 définie par un filet hélicoïdal 128 du convoyeur. Le mouvement de rotation du convoyeur dans le cylindre fait avancer le matériau 120 le long du canal, en direction aval, jusqu'à ce que le matériau parvienne sous forme plastifiée, ou fondue, en un point de décharge 132 à l'extré- mité aval 116 du cylindre. Le point de décharge 132 communique avec un dispositif de moulage par injection représenté sous la forme d'un moule 14, l'appareil à plastifier 110 et ce moule faisant partie de la machine à mouler par injection dans laquelle le moule doit être rempli de matériau fondu de manière intermittente. Commeprécédemment, et bien que le remplissage du moule se fasse de manière in termittente, le convoyeur à vis 118 est entrarné en rotation continuellement, tant pendant les périodes de transfert que pendant les périodes de non-transfert du matériau plastifié qui est formé en permanence. Pour tenir compte de ce mouvement continu du convoyeur à vis, on prévoit un passage intérieur 140 dans le convoyeur à vis, ce passage communiquant avec le canal 126 en un point aval 142 et en un point amont 144.Ainsi, pendant les périodes de non-transfert du matériau plastifié au moule 134, au moins une partie du matériau plastifié est remis en permanence en circulation dans un circuit se composant du canal 126 et du passage de retour 140, entre les points aval 142 et amont 144 ; c'est ce qui permet le mouvement de rotation permanent du convoyeur. La recirculation du matériau plastifié est facilitée par un deuxième convoyeur à vis 150 qui est rendu solidaire du cylindre 112 au moyen d'une plaque de montage perforée 152 et qui est disposé axialement dans le passage 140, parallèlement et coaxialement au premier convoyeur à vis. Le deuxième convoyeur à vis 150 est fixe et comporte un filet 150 incliné dans le sens approprié au déplacement en direction amont du matériau lorsque le premier convoyeur 118 est en tramé en rotation. Le filet 154 du deuxième convoyeur à vis définit un canal de retour 156 dont l'extrémité aval se situe de préférence au delà de l'extrémité 158 du premier convoyeur à vis, ce qui facilite l'introduction du matériau dans le passage de retour 140. Comme dans l'appareil 10 précédemment décrit, le premier convoyeur à vis est monté de manière à pouvoir se déplacer axialement par rapport au cylindre 112 pour tenir compte du surplus de matériau plastifié formé pendant les périodes de non-transfert au moule 134. Par suite, à mesure que le matériau plastifié est formé, le premier convoyeur à vis 118 se déplace en direction amont sous la poussée du surplus de matériau plastifié, ce qui accrott la capacité ou volume du circuit de recirculation en 162, à proximité de l'extré- mité aval 158 du convoyeur à vis.Dans ce cas toutefois, le matériau plastifié ne teut pas s'accumuler comme précédemment dans un volume plus grand formé entre l'extrémité 169 du passage 140 et " extrémité amont 168 du deuxième convoveur à vis, en raison de la présence d'un noyau axialement fixe 166 placé dans le convoyeur à vis 118 tour que l'extrémité amont précitée 168 reste adjacente à l'extrémité précitée 169. Le noyau 166 est solidaire du deuxième convoyeur à vis et est donc fixe. De plus, une entrée supplémentaire 170 met en communication le canal 126 et le passage 140 en un point aval placé en amont de l'extrémité aval 158 du convoyeur à vis 118. L'entrée 170 est adjacente à la face arrière 172 du filet 128 et, comme expliqué dans le brevet précédemment mentionné, du matériau solide sera introduit dans le passage 140 pour renforcer le processus de plastification dans l'extrudeuse 110. Le matériau remis en circulation est ramené au canal 126 à proximité d'une partie de la face avant 174 de la rampe 128. Le mouvement de rotation du convoyeur à vis 118 est commandé par un moteur d'entraSnement 176 accouplé à ce convoyeur par l'intermédiaire d'un train d'engrenages 178 et d'un arbre cannelé 179. Le convoyeur à vis 118 est déplacé axialement en direction aval par un organe de commande 180, sans que soit interrompu le mouvement de rotation de ce convoyeur. Pour accrottre l'efficacité du processus de recirculation qui s'effectue par ltentrée 170, un filet d'arrêt auxiliaire 190 est formé sur le convoyeur à vis 118. Gomme on peut le voir figures 2 et 3, le fi let d'arrêt 190 isole le matériau déjà plastifié du matériau non encore fondu se trouvant à proximité de la face arrière 172 d filet 128, et concourt à assurer que la plus grande partie du matériau solide sera enrarné dans le passage 140 par l'entrée 170. De plus, le filet d'arrêt 190 dirige le matériau non plastifié vers lten- trée 170 pour qu'il soit remis en circulation par le passage de retour 140. On a illustré figure 4 une variante 218 de convoyeur à vis, avec un canal 226 défini par un filet hélicoidal 228 et un passage de retour intérieur 240 communicuant avec le canal 226 en un point aval et en un point amont 244. Une entrée supplémentaire 270 met en communication le canal 226 et le passage 240 à proximité de l'extrémité aval du convoyeur à vis 218. L'entrée 270 est adjacente à la face arrière 272 du filet 228, de sorte que le matériau solide sera introduit dans le passage de retour 240. Le matériau remis en circulation est ramené dans le canal 226 à proximité de la face avant 274 du filet 228. Une autre forme de filet d'arrêt partiel 290 isole le matériau déjà plastifié du matériau non encore fondu se trouvant à proximité de la face arrière 272 du filet 228, et concourt à assurer que la plus grande partie du matériau solide sera entraînée dans le passage 240 par entrée 270. il est entendu que la description qui précède a été faite à titre d'exemple non-limitatif et que des variantes peuvent être envisagées sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention et des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Appareil à plastifier un matériau devant être fourni de manière intermittente à un dispositif de moulage, cet appareil fonctionnant en permanence, tant pendant les périodes de non-transfert que pendant les périodes de transfert du matériau plastifié, caractérisé en ce au'il comporte : - un cylindre (12), - un premier convoyeur (18) dans le cylindre, avec un filet (28) définissant un canal (26) pour convoyer en permanence le matériau (20) en direction aval, à mesure que ce matériau est fondu dans le canal, le filet présentant une face avant (72) tournée vers l'aval et une face arrière (76) tournée vers l'amont, le canal étant formé entre les faces avant et arrière, - un passage de retour (40) formé dans le premier convoyeur à vis, communiquant avec le canal (26) en un point aval (42) et en un point amont (44), pour former un circuit le long duquel le matériau se déplacera dans le canal et le passage, - un deuxième convoyeur à vis (50) placé dans le passage de retour (40) et conçu de manière à entra#ner le matériau entre le point aval et le point amont et à permettre une remise en circulation de ce matériau le long du circuit précité, par l'intermédiaire du passage de retour et du canal, alors que le premier convoyeur à vis est entraîné en rotation permanente et que le matériau plastifié est fourni de manière intermittente au dispositif de moulage (34). et en ce que le premier convoyeur à vis comporte une extrémité aval (58) et est monté de manière à poiwoir se déplacer axialement par rapport au cylindre, de sorte que son déplacement en direction amont accroît la capacité d circuit constitué par le canal (26) et le passage de retour (40) et permet l'accumulation du surplus de matériau plastifié formé, alors que le convoyeur tourne en permanence, lors des périodes de non-transfert au dispositif de moulage (34). 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point aval (42) est un point de réception du matériau plastifié en provenance du canal (26), le point amont (44) étant situé en amont du point aval. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le point aval (42) est situé à proximité de l'extrémité aval (58) du premier convoyeur à vis. 4 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point aval (142) est situé de manière à être un point de réception d'au moins une partie de matériau non plastifié en provenance du canal (126), le point amont (144) étant espacé axialement en amont du point aval d'une distance suffisante pour permettre dans le passage de retour (140) la plastification du matériau non plastifié admis dans ce passage de retour. 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte, sur le premier convoyeur à vis (118), un filet d'arrêt (190) pour diriger le matériau non plastifié dans le passage de retour (140) et isoler, dans le canal (126) ce matériau non plastifié du matériau déjà plastifié. 6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le passage de retour (40,140) est sensiblement parallèle à l'axe de rotation du permier convoyeur à vis (18,118), le deuxième convoyeur à vis (50,150) étant disPosé axialement dans le passage de retour. 7 - Appareil selon la revendication 6, caracté risé en ce que le deuxième convoyeur à vis (50, 150) définit un canal de retour (56,156) dont l'entrée se trouve en aval de l'extrémité aval (58,158) du premier convoyeur à vis. 8 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second convoyeur à vis (50,150) est rendu solidaire du cylindre (12,112). 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le deuxième convoyeur à vis (50,150) définit un canal de retour (56,156) dont entrée se trouve en aval de l'extrémité aval (58,158) du premier convoyeur à vis.