Brevet FR2523506A1 — publié le 19830923

i La présente invention est relative à un ensemble à vanne de buse d'injection et à accumulateur, comprenant un corps de boudineuse et une vis boudineuse du type classi- quement utilisé pour la formation simultanée, dans un moule, d'une multiplicité de paraisons, destinées à être ultérieure- ment soufflées avec étirage pour former un récipient, tel qu'une bouteille Plus particulièrement, l'ensemble est con- çu de façon à établir une pression de maintien dans la cavi- té du moule cependant que l'injecteur boudine la charge sui- vante de matière plastique fondue, à assurer une purge de l'accumulateur après chaque cycle et avant le rechargement en matière plastique fondue, neuve, et à assurer une pression de maintien convenable dans la cavité du moule tout en a- joutant de la matière à la cavité du moule afin de réduire le retrait des pièces moulées, en maintenant ainsi uniformes l'épaisseur de paroi et la température au sein de la paroi de la pièce façonnée. Ces dernières années, la formation de bouteilles en matière plastique, destinées à remplacer partiellement les bouteilles en verre, a fait l'objet d'efforts importants. Ces efforts se sont basés sur la connaissance de ce que les matières plastiques, telles que le téréphtalate de polyé- thylène, lorsqu'elles sont étirées moléculairement, sont plus robustes mais plus légères que le verre, et sur les techni- ques verrières qui englobent à la fois des procédés et des dispositifs d'étirage et de soufflage du verre dans les di- rections tant longitudinale que transversale. Pour la formation du récipient en matière plas- tique, il est nécessaire de partir d'une paraison, qui est ensuite traitée thermiquement et transformée, par soufflage avec étirage, en récipient en matière plastique Dans le ré- cipient en matière plastique final, tel qu'une bouteille, il est souhaitable de disposer d'une épaisseur de paroi unifor- me, exempte de défauts disgracieux, tant du point de vue de la résistance mécanique de la paroi que du bon aspect vi- suel pour l'acheteur de la bouteille Pour pouvoir obtenir une bouteille présentant une résistance mécanique de sa pa- roi une (épaisseur) uniforme et exempte de défauts d'aspect, il est nécessaire de partir d'une paraison à peu près par- faite En conséquence, la paraison ne doit pas comporter de variations de l'épaisseur de sa paroi, ni contenir des défauts tels que ceux qui surviendraient si le moule utili- sé pour façonner la paraison contenait des vides ou s'il était défectueux à d'autres égards, du fait d'un moule non convenablement rempli, d'un retrait dans le moule, ou de circonstances similaires De plus, ces dernières années, la vitesse de formation de la paraison, ainsi que celle des bouteilles en matière plastique, est devenue un facteur crucial pour l'obtention d'une exploitation économiquement 3 ia- ble Cette vitesse de fonctionnement nécessite la formation continue d'une multiplicité de paraisons obtenues simulta- nément, en utilisant un même mécanisme d'injection. Il existe un nombre relativement grand de bre- vets décrivant des dispositifs de moulage par injection d'une matière moulable, dont l'ensemble d'injection de cha- cun comporte un accumulateur Ces dispositifs sont agencés en vue, et ont pour but, de fournir des pièces, telles que des paraisons, dans un moule à cavités multiples, qui sont exemptes de défauts, et de fournir des pièces présentant des épaisseurs de paroi uniformes Cependant, tous les en- sembles connus & vanne de buse d'injection et à accumula- teur souffrent d'inconvénients du point de vue de la vites- se et/ou des défauts dans les pièces formées qui provien- nent de ce qu'il n'y a pas purge complète du cylindre de l'accumulateur après chaque opération, ce qui conduit à l'injection dans le moule de matière plastique fondue, usée d'o résulte que le fonctionnement ultérieur conduit à des défauts des parois et/ou à l'absence d'établissement d'une pression de maintien adéquate dans la cavité du moule avec l'addition de matière neuve S'il n'y a pas de pression de maintien, la cavité de moulage peut fournir, par effet de retrait, un article façonné présentant, entre autres dé- fauts, une épaisseur de paroi non uniforme. En conséquence, le but principal de la présente invention-est de permettre la réalisation d'un ensemble à vanne de buse d'injection et à accumulateur, qui peut être utilisé pour la formation en continu d'une multiplicité de pièces, telles que des paraisons, obtenues en simultanéité dans un moule, ensemble dans lequel les constituants méca- niques et la séquence cyclique de fonctionnement assurent une purge de toute la matière provenant du cycle précédent, un rechargement du cylindre d'accumulateur avec de la matiè- re plastique neuve pendant le cycle d'injection, puis l'ap- plication d'une pression de maintien en conjonction avec la pression de la vis d'injecteur, cependant que la vanne d'ar- r 9 t se ferme, en permettant ainsi de compenser le retrait et de garantir l'obtention d'une épaisseur de paroi uniforme de la pièce finie. La présente invention permet de réaliser un en- semhle à vanne de buse d'injecteur et à accumulateur, compor- tant une vanne d'arrêt et un cylindre d'accumulation de ma- tière plastique entre le moule à injection et l'extrémité de refoulement de la vis boudineuse La cavité de moulage dans laquelle la matière plastique est injectée comporte une vanne de trou de coulée, destinée à assurer la coupure du débit de matière plastique Un vérin pneumatique actionne une vanne d'arrêt rotative, située sur le trajet d'écoulement de la ma- tière plastique, immédiatement à la suite de la vis d'injec- teur Entre la vanne d'arrtt et le distributeur du moule sont disposés un cylindre et un piston d'accumulation, servant à maintenir la matière plastique sous pression dans le moule, pendant le temps de maintien sous pression, au cours duquel la matière plastique se rétracte et se solidifie Le piston d'accumulation est actionné par un vérin hydraulique pour fournir la pression de maintien nécessaire Le cylindre d'ac- cumulation présente un déplacement d'environ cinq pour cent ( 5 %) du volume total du moule pour compenser le retrait de la matière plastique L'extrémité du piston d'accumulation et l'obturateur de fond de cylindre, conjugué sont d'une con- figuration propre à assurer l'expulsion de toute la matière plastique résiduelle hors du cylindre, lorsque le piston a atteint le fond de sa course, en ne laissant subsister qu'un passage pour l'écoulement de la matière plastique. En conséquence, une caractéristique fondamentale de la pr Oser-e i=e, ti:L rsés{de:rs la ccmbii-aisoi 1 des constituants mécaniques décrits es me la séquence cyclique, suivant laquelle le piston d'accumulation chasse toute la matière provenant du cycle précédent, et recharge le cylin- dre en matière neuve pendant le cycle d'injection, puis ap- plique la pression de maintien en conjonction avec la pres- sion de la vis d'injection pendant que la vanne d'arrêt se ferme Pendant ce laps de temps, la vis d'injection commence à boudiner la charge suivante de matière plastique fonrdue, cependant que le piston d'accumulation refoule de la matière plastique fondue dans la cavité de moulage en compensant le retrait Pendant ce laps de temps, la pression de maintien assure l'obtention d'une épaisseur de paroi uniforme et d'un refroidissement uniforme de la pièce en matière plasti- que, de façon à maintenir une température de paroi uniforme. Au terme de la durée d'application de la pression de main- tien, le piston d'accumulation se rétracte, et la matière plastique contenue dans le distributeur du moule est décom- primée, ce qui permet à la vanne de trou de coulée du moule de se fermer sans rencontrer de pression antagoniste. Selon la présente invention, le cycle de main- tien et de durcissement, à l'effet d'assurer une maîtrise thermique convenable, est distinct du cycle de rétablissement de la vis. L'ensemble selon la présente invention permet la formation continue d'une multiplicité d'articles, tels que des paraisons, obtenus simultanément par fournées, les articles présentant des épaisseurs de paroi uniformes et étant dépourvus de défauts A l'état façonné final. On va décrire ci-après une forme de réalisation de l'invention en applicati-on à la formation de paraisons, utilisables pour former des bouteilles. Sur les dessins ci-annexés: la FIGU Tk E 1 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'un ensemble de moulage de paraisons par injection, comportant un ensemble à vanne de buse d'in- jection et à accumulateur selon la présente invention, la FIGURE 2 est une représentation mixte, mon- trant d'une part une coupe suivant la ligne 2-2 de la FI- GURE 1 de l'ensemble d'injection selon la présente inven- tion, et d'autre part, sous forme schématique, l'ensemble de commande par fluide, la FIGURE 3 est une vue en coupe suivant la li- gne 4-4 de la FIGURE 2, qui montre le piston d'accumulation dans sa position d'extension complète, la FIGURE 4 est une vue semblable à la FIGURE 3, qui montre le piston d'accumulation dans sa position de ré- traction, la FIGURE 5 est un chronogramme de séquence du cycle de moulage par injection selon la présente invention. Comme visible en se reportant aux dessins, la vis d'injection 10 entrainée en rotation par un moteur à fluide et en va-et-vient par un vérin à fluide (non repré- sentés), agissant dans le corps de boudineuse chauffé 12, boudine la matière dans la chambre 14 Au corps de boudi- neuse 12 sont fixés un corps de buse chauffé 16, présentant un passage 18, et une vanne d'arrêt rotative, 20, actionnée par un moteur à fluide 22, qui est commandé par une vanne à air comprimé, actionnée par solénolde 24 En aval de la van- ne rotative 20 est ménagée une chambre d'accumulation 28. L'accumulateur 28 est fermé par un obturateur de fond de cylindre 30 Le piston 26 et l'obturateur de fond 30 sont conformés de façon à ménager un passage 32 lorsque le pis- ton et l'obturateur se trouvent en contact comme représenté à la FIGURE 3 Le prolongement du passage de transfert 18 conduit la matière plastique au distributeur d'injection chaud, par l'intermédiaire d'un passage 36 aboutissant à la chambre de vannage 38 La vanne de trou de coulée 40 comman- de le débit de la matière plastique admise dans la cavité de moulage 42 La vanne de trou de coulée 40 est actionnée par une plaque 44 et par un vérin hydraulique 46, commandé par une électro-vanne 48. Le piston d'accumulation 26 est accouplé à et entrainé par un piston 52, actionné par un vérin hydraulique La vitesse de sortie du piston d'accumulation 26 est commandée par la vanne de débit 54. Une valve de commande du sens d'action, 56, ac- tionnée par un solénolde 58, dirige le piston 26 vers l'in- térieur pour le cycle-de purge et le cycle de pression de maintien Le solénoïde 60 dirige le piston 26 vers l'exté- rieur pendant le cycle de décompression. Un clapet réducteur de pression 62 agit sur le niveau de pression de purge par un moyen de réglage 64. Lorsqu'elle est actionnée, l'électro-vanne 66 soumet le cla- pet réducteur de pression 62 à l'action d'un clapet de sur- pression 68, utilisant un moyen de réglage 70 pour fixer le niveau de la pression de maintien Un clapet anti-retour 72 s'oppose au reflux de fluide dans le système au cours du cycle de remplissage du piston d'accumulation. L'ensemble fonctionne conformément au chronogram- me de séquence représenté par la FIGURE 5, qui met en évi- dence le fonctionnement séquentiel de l'ensemble Au démar- rage du cycle d'injection, la vis d'injecteur 10 a boudiné le matériau contenu dans la chambre 14 Les passages 18 et 36 et la chambre 38 sont remplis de matière plastique La vanne de trou de coulée 40 est fermée. Lorsque la cavité de moulage 42 est fermée, la vanne de buse 20 et la vanne de trou de coulée 40 sont ou- vertes par leurs actionneurs respectifs. La vis d'injection 10 chasse la matière plasti- que par les passages pour la faire pén Jtrer dans la cavité 42 Simultanément, le piston d'accumulation 26 est poussé vers l'intérieur sous l'action de la valve 56 et du solénol- de 58, à une pression réglée sur le clapet réducteur 62, ce qui purge la chambre 28 de la matière plastique résiduelle. Lorsque le piston d'accumulation 26 vient en contact avec l'obturateur de fond 30, la matière plastique s'écoule par le passage 32 en chassant la matière résiduelle. La désexcitation du solénoïde 58 permet à la valve 56 de revenir à sa position centrale, ce qui permet à de la matière plastique de remplir à nouveau la chambre d'accumulation 28, en faisant mouvoir le piston 52 vers l'extérieur, à une vitesse commandée par la vanne de débit 54 Au terme du cycle d'injection, la matière plastique a été expulsée de la charabre 14, et elle remplit ainsi l'ac- cumulateur 28 et la cavité 42 A ce moment, la valve 56, actionnée par le solénoïde 58, permet à la i 2 ession de main- tien d'être appliquée, par le truchement de la vanne 66 et du clapet de surpression 68 La cavité se trouve à présent mise sous pression à la fois par la vis d'injection 10 et par le piston d'accumulation 26 La vanne d'arràt tournante est ramenée à sa position fermée, ce qui permet à la vis d'injection de tourner et de boudiner la charge suivante. Le piston d'accumulation 26 continue à appli- quer la pression de maintien sur la matière plastique en compensant le retrait volumétrique qui a lieu à l'intérieur de la cavité de moulage 42, afin de garder la maltrise de la température de l'article en matière plastique, et de faire conserver par celui-ci une épaisseur de paroi unifor- me A l'échéance du temps de maintien de l'accumulateur, la valve de commande du sens 56, commandée par le solénoïde 60, rétracte les pistons 52 et 26, ce qui décomprime la matière plastique dans la chambre de vannage 38 La vanne de trou coulée 40 se ferme alors, en travaillant contre une résis- tance minimum de la matière plastique A l'échéance du temps de durcissement, déterminé par la température de l'article en matière plastique, la cavité de moulage est ouverte pour extraire l'article La rotation de la vis d'injection peut se poursuivre pendant la période d'ouverture du moule jus- qu'à ce que les conditions de boudinage se trouvent remplies. Parmi les avantages de l'ensemble selon la pré- sente invention figurent les suivants: ( 1) L'ensemble permet au piston d'accumulation de fournir la pression de maintien pendant que la rotation de la vis d'injection opère le boudinage de la charge sui- vante Ceci permet de disposer d'un temps de boudinage plus long, en faisant subir au matériau un moindre cisaillement et en dégageant moins de chaleur en raison d'une plus faible vitesse de rotation de la vis, moins de puissance étant exi- gée pour le couple de la vis. ( 2) Le cylindre d'accumulation est purgé, puis rechargé en matière plastique fondue, neuve, à chaque opé- ration cyclique pour faire, (, 'te qu'il ne demeure pas de tl re résiduelle dans le 'jysetme. (}) L'ensemble assure une presion de maintien correcte et, grâce à un apport coistant de matière dans la cavité de moulage, il réduit le retrait de l pièce moulée, en maintenant ainsi uniformes l'épaisseur de paroi et la température au sein de la paroi. ( 4) Le temps ae durcissement en moule est dé terminé par la chaleur résiduelle de la paroi, et la pièce en matière plastique doit par conséquent Atre extraite du moule à un instant précis Cet intervalle de temps n'est pas limité ni régi par le cycle de boudinage. ( 5) L'ensemble est avantageux pour les applica- tions dans lesquelles la température de la pièce doit être mattrisée pour autoriser l'opération immédiatement consécu- tive sur la pièce en matière plastique, telle que la forma- tion et le conditionnement d'une paraison en préparation d'un cycle de façonnage par soufflage séquentiel. D'autres avantages de l'ensemble découlent de sa conception globale, parmi lesquelssa simplicité de cons- truction et de fonctionnement. Il est évident pour l'homme de l'art que des modifications peuvent être apportées à l'ensemble ci-dessus décrit La forme de réalisation préférée que l'on a décrite ne saurait àtre considérée comme une limitation de l'inven- tion. Z 3506 REVENDICATIONS le 1 Ensemble pour/moulage par injection de piè- ces en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'injection ( 10,12, 14), pour boudiner et injecter sous pression une matière plastique fondue, comportant un corps de boudineuse ( 12) et une vis boudineuse ( 10), un moule, comportant une cavité ( 42) pour le moulage de piè- ces en matière plastique, et des moyens de passage ( 16), reliant l'extrémité de sortie dudit corps de boudineuse ( 12) et ladite cavité de moulage, lesdits moyens de passa- ge ( 16) comportant, en succession, une vanne d'arrêt ( 20), ouvrable et fermable, adjacente audit corps de boudineuse ( 12), un moyen d'accumulation, comportant une chambre d'ac- cumulation ( 28) et un moyen ( 26) pour régler la quantité de matière plastique présente dans ladite chambre ( 28) et la pression de celle-ci, une chambre de vannage ( 38) et un moyen de vannage ( 40), coopérant avec celle-ci, l'une et l'autre étant adjacentes à ladite cavité de moulage ( 42) de manière à régler le débit de la matière plastique admise dans ladite cavité de moulage ( 42). 2 Ensemble de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne ouvrable et fermable ( 20) est actionnée par un moteur à fluide ( 22), commandé par une vanne à air comprimé ( 24), commandée elle- même par un solénolde. 3 Ensemble de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de vannage coopérant avec la chambre de vannage ( 38) est une vanne de trou de coulée ( 40), actionnée par un vérin hydraulique ( 46) actionné lui-même par une vanne ( 48), commandée par solé- noide. 4 Ensemble de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'accumula- tion comporte un cylindre ( 50) et un piston ( 52). Ensemble de moulage par injection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une mul- tiplicité de moules ( 42) et une multiplicité de chambres de vannage ( 38) et de moyens de vannage ( 40), coopérant avec ladite chambre de vannage ( 38), ladite multiplicité de mou- les ( 42) et ladite multiplicité de chambres de vannage ( 38) et de moyens de vannage ( 40) étant égales en nombre, lesdi- tes chambres de vannage ( 38) étant reliées par des moyens de distribution ( 36) au moyen d'injection ( 18) et au moyen d'accumulation ( 28, 26), ladite multiplicité de moyens de vannage ( 40) étant simultanément actionnée par une plaque ( 44), cinématiquement accouplée avec un vérin hydraulique ( 46) actionné par une vanne ( 48) commandée par solénoïde. 6 Ensemble de moulage par injection selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des mo- yens pour le faire fonctionner en continu, et pour gérer temporellement la séquence de fonctionnement de telle façon que le piston d'accumulation purge l'intérieur du cylindre d'accumulation de toute la matière plastique provenant d'un cycle antérieur, et recharge ledit cylindre en matière neu- ve pendant le cycle d'injection, puis applique une pression de maintien en conjonction avec la pression de la vis d'in- jection, cependant que la vanne d'arrêt se ferme. 7 Procédé de moulage par injection de pièces en matière plastique dans un moule qui comporte une cavité pour le moulage desdites pièces en matière plastique et des moyens de fermeture dudit moule, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant: (a) à boudiner de la matière plastique moulable dans un moyen d'injection de la matière plastique comportant un corps de boudineuse ( 12) et une vis d'injection ( 10), (b) à injecter ladite matière plastique boudinée, fournie par ledit moyen d'injection ( 10, 12), dans un moyen de passage reliant ledit moyen d'in- jection ( 10, 12) et ladite cavité ( 42) dudit moule, ledit moyen de passage comportant une vanne d'arrêt ( 20), ouvra- ble et fermable, adjacente-audit corps de boudineuse ( 12) dudit moyen d'injection, un moyen d'accumulation comportant une chambre d'accumulation ( 28) et un moyen de réglage ( 26) permettant de régler la quantité de matière plastique présente dans ladite chambre d'accumulation ( 28) et la pression de celle-ci, et un équipage à vanne ( 40) et chambre de vanne ( 38), adjacent à ladite cavité de moulage ( 42), et son accès dans ladite cavité de moulage; (c) à purger ladite chambre d'accumulation ( 28) de matière plastique avec ledit moyen de réglage ( 26) en simultaiéi- té avec le chargement de matière plastique dans ladite cavité de moulage ( 42), puis à permettre à ladite chambre d'accumulation ( 28) de se remplir de nouveau; (d) à fer- mer ladite vanne ( 20), ouvrable et fermable dudit moyen de passage, adjacente audit corps de boudineuse ( 12) du- dit moyen d'injection et, tout en maintenant une pression de matière plastique dans ladite cavité de moulage ( 42) par l'intermédiaire de ladite chambre d'accumulation ( 28) et dudit moyen de réglage ( 26), à boudirer une deuxième charge de matière plastique, destinée à etre injectée dans ladite cavité de moulage ( 42), (e) à extraire les pièces en matière plastique dudit moule, et (f) à réitérer les- dites opérations (b) à (e).