Brevet FR2542252A1 — publié le 19840914

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositifgpour injecter de la matière plastique dans un moule à plusieurs empreintes en vue de fabriquer des pièces en matière plastique. Il est connu d 1 utiliser un moule à plusieurs em- preintes dans lequel on injecte de la matière plastique à partir d'un pot d'injection unique Habituellement i le do- sage de la matière steffectue dans un pot d'injection cen- tral Ce pot contient un piston qui refoule la matière à haute pression ( par exemple à plus de 500 bars), jusque vers l'ensemble des empreintes Cette injection s'effectue en un temps très court t si bien qu'elle donne lieu à des phénomènes d'échauffement importants par friction de-la ma- tière plastifiée contre les parois des canaux de distribua tion Enfin, ces canaux sont emplis d'une matière plastique qui, après solidifcation et démoulage, constitue l'arma- ture d'une f grappe" Cette grappe est ensuite éliminée pet elle correspond à une perte de matière-. Enfin, lorsqu'il s'agit de moules dits "mécani- ques", c'est-à-dire dans lesquels on introduit des broches mobiles au moment de l'injection, il arrive que la partie dépassant en porte-à-faux sur chaque broche soit fléchie et déplacée par l'écoulement sous forte pression de la matière injectée. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, en proposant un dispositif et un procédé per- mettant d'envoyer la matière et de la doser dans chacune des empreintes, tandis qu'on utilise tout le temps du cycle pour injecter aussi lentement que possible. Pour parvenir à ce résultat, un dispositif d'in- jection selon l'invention comprend une centrale d'extrusion d'un type connu pour l'extrusion-soufflage des matières ther- nmoplastiques, c'est-à-dire comportant une vis de poussée susceptible de se déplacer par ailleurs dans le sens axial, et il est caractérisé en ce que cette centrale d'extrusion refoule la matière dans plusieurs canaux dont chacun d 6 bou- che dans une empreinte par un siège d'alimentation suscepti- ble d'être obture ou découvert, par un pointeau, dont l'ex- mite avant est ré lable, alors cue son extréi:iité arrière est soumise à l'action de moyens d'ouverture et de fermetureg c E réglage permettant de doser pour chaque empreinte la quanti- té de matière reçue à chaque cycle, tandis que par ailleurs, l'empreinte est équipée d'au moins une broche de moulage mo- bile dont l'introduction en place s'effectue après la ferme- ture du siège d'alimentation, si bien que la dose de matière emprisonnée dans l'empreinte s'y trouve extrudée sous la poussée d'introduction de la broche. Suivant une autre caractéristique de l'invention- on prévoit dans l'empreinte, de préférence à l'opposé de l'orifice d'alimentation, une chicane dans laquelle un éven- tuel excès de matière peut 9 tre refoulé pour former une bavu- re plus ou moins importante, à la fin du mouvement d'intro- duction de la broche dans l'empreinte Cette bavure permet d'absorber les éventuels excès de matière susceptibles de correspondre à des variations résiduelles d'une empreinte à l'autre, observées malgré le réglage de la dose d'alimenta- tion de chacune. Les pièces ainsi obtenues selon l'invention com- portent ainsi une éventuelle bavure dont les dimensions sont susceptibles de varier d'une pièce à l'autre La mesure de la variation de cette bavure d'un cycle à l'autre peut permettre la régulation fine de la quantité de matière injectée, en avançant ou retardant dans des limites définies, l'instant de fermeture du pointeau Les pièces peuvent etre utilisées telles quelles, lorsqu'elles constituent un produit semi-fi- ni, c'est-à-dire lorsqu'on doit ensuite y surmouler, en une autre matière plastique, un élément qui enrobera et dissimu- lera la bavure Tel est le cas lorsque les pièces injectées selon l'invention constituent un corps de bouteille ou de pré-bouteille en matière plastique, sur le sommet duquel on surmoulera ensuite un goulot, assorti ou non d'une poignée. Suivant l'une des caractéristiques du procédé selon l'invention, la vis de plastification et d'extrusion tourne constamment, tout au long du cycle, les variations du débit injecté étant absorbées par les déplacements longitudi- naux de cette vis qui est soumise à une contre-pression cons- tante Ainsi, on a la possibilité d'injecter la matière pra- tiquer ment en continu, dans des empreintes régulées chacune a a température de plastification, ce qui réduit au minimum le temps pendant lequel la matière séjourne à la température de plastification, tout en supprimant tout risque de pointe de température inacceptable De même l'ensemble du pointeau de réglage et d'obturation est ainsi défini pour empêcher lapparition de zones de stagnation de la mati&re,qui provo- queraient sa décomposition On sait l'importance qua revêt ce problème, étant donné que la plupart des matières plasti- ques alimentaires sont relativement instables, et posent des problèmes difficiles à résoudre du fait que la température de plastification est voisine de la température de décomposi- tion Les caractéristiques de la pièce fabriquée par injection à partir de ces matières plastiques, et notamment les fu- tuves performances mécaniques, s'amenuisent en fonction de l'importance du passé thermique de la pièce pendant sa fabré- cation De plus, on supprime l'inconvénient des cycles d'in- jection traditionnelle qui font succéder des périodes de travail intense, et des périodes d'attente de la matibre,ces irrégularités étant encore plus néfastes pour les futures performances mécaniques du produit. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieu= comprendre les caractéristiques de l'invention. Figure 1 est une vue d'ensemble avec coupe par- tielle d'un pot d'extrusion selon l'invention. Figure 2 est une coupe d'un moule à plusieurs empreintes, dont deux seulement sont représentée So Figure 3 est une coupe suivant III III (figu- we 2), montrant le détail du mécanisme de réglage pour le débit de remplissage d'une empreinte. Figure 4 est une coupe suivant IV IV (figure 2) montrant la disposition du canal d'alimentation contournant le système de réglage du débit et d'obturation de l'empreinte. Figures 5 à 8 sont des vues correspondantes, il- lustrant les phases successives du processus d'injection dans l'une des empreintes du moule suivant-une coupe V V (figure 2). Figure 9 est une vue avec demi-coupe axiale d 1 une pièce moulée selon l'inventioxo Figure 10 est une demi=coupe axiale do cette même pièce, dont la bavure de réglage est dissimulée ap:2 s surmoulage d'un goulot en matière injectée, S On a représenté sur les figures 1 et 29 un systè- me d'injection selon l'invention, qui comprend une central G d'extrusion 1, refoulant de la matière plastifiée dans un canal de distribution 29 qui l'envoie vers un moule à plu- sieurs empreintes 3. La centrale dextrusion 1 comprend un corps 4 au- quel sont incorporées des résistances électriques de chauf- fage 5, commandées par des thermostats réglaboles 6, et aux- quelles correspondent des circuits de refroidissement à huile 33 A l'intérieur du corps cyclindrique 4 S tourne en pew- manence une vis sans fin d'extrusion 7, dont l'extrémité arrière est par ailleurs soumise à l'action d'un vérin 8, susceptible de la faire coulisser vers l'avant ou vers l Var- rière (flèche double 9), à& l'intérieur du corps 4 En cours de fonctionnement, le vérin 8 soumet la vis à une pression constante vers 11 avant, ce qui définit la pression maximum à laquelle est soumise la matière. Le corps 4 est surmonté par une trémie d'alimen- tation 10, à l'intérieur de laquelle on dispose des granulés de matières plastique 11. Les parois du canal de distribution 2 contien- nent des résistances électriques de régulation 12 dans chaque zone de chauffe située, soit entre la vis d'alimentation et la première empreinte pour un canal donné, soit entre les di- verses empreintes Ces résistances sont réglables par ther- mostat La température de réglage permet de réguler la perte de charge dans les canaux d'alimentation des empreintes. Le canal de distribution 2 possède au droit de chaque empreinte 3 du moule, un siège fixe 13, qui débouche dans l'empreinte 3, par une ouverture d'alimentation 14 A son extrémité opposée, l'empreinte 3 est susceptible de rece- voir une broche de moulage 15, dont la mise en place s'effec- tue sous l'effet d'une poussée schématisée par la flèche 16. Face à chaque siège 13, on dispose une buse fixe 17, dont la position est réglable, Autour de cette buse 17, le canal 2 est 6 évasé (figure 4), si bien que la matière plas- tifiée refoule par la vis sans fin 7 peut circuler le long du canal de distribution 2, comme schématisé par les flèches 18, c'est-à-dire passer de l'une à l'autre des empreintes 3, alors qu'au niveau-de chaque buse 17, une partie de ce débit de matière plastifiée est détournéevers l'ouverture d'alimen- tation 14 de l'empreinte 3 considérée, après 8 tre passée a travers la fuite réglable 19 définie entre le siège 13 et le nez de la buse 17 correspondante. Chaque buse 17 est vissée dans un support fixe , si bien que si on la fait tourner sur elle-même, cela en- traîne son déplacement dans le sens axial Par exemple, si on la fait tourner dans le sens du vissage, elle avance dans le sens indiqué sur la figure 2, par la flèche 21, ce qui tend à réduire la section de passage de la fuite 19, pour réduire d'autant la quantité de matière plastique injectée dans l'em- preinte 3 correspondante. A l'arrière, la buse 17 est solidaire d'un pignon 22, constamment en prise avec une vis tangente 23 pourvue d'une tête de commande 24 On comprend qu'il suffise de faire tourner à la main la tête 24 (figures 2 et 3) pour visser ou dévisser la buse 17, et régler pas conséquent la section de passage de la fuite 19. Chaque buse 17 est pourvue d'un perçage longitu- dinal à l'intérieur duquel peut coulisser la tige d'un obtu- rateur 25, susceptible de venir boucher complètement l'ou- verture d'alimentation 14 correspondante Cette opération s'effectue sous la poussée d'un vérin 26 situé à l'arrière de la tige d'obturateur 25. Le fonctionnement est le suivant: Au début d'un cycle, chaque ouverture d'alimenta- tion 14 est bouchée par la tige d'obturateur 25 correspondan te Le débit de matière plastifiée à travers le canal 2 est donc nul La vis 7 tournant de façon continue, elle décrit par ailleurs un mouvement de recul à l'intérieur du corps fixe 4 de la centrale d'extrusion 1, dès que la pression en tête de vis équilibre la contre-pression exercée par le vé- rin 8 La température de la matière plastique est maintenue strictement constante, et à la valeur voulue, par l'ensemble des thermostats 6, des résistances 5, et des systèmes de refroidissement 33. l'instant choisi pour commencer le cycle d'in- jection, on envoie la pression simultanément sur toutes les petites sections des vérins 26 Il en résulte que toutes les tiges d'obturateur 24 reculent, ce qui ouvre simultanément toutes les ouvertures d'alimentation 14 (figure 5) Aussitôt, une dose 27 de matière plastifiée pénètre dans chacune des empreintes 3 Lorsqu'on estime que cette dose 27 atteint le volume désiré, on envoie la pression sur la grosse section de tous les vérins 26, ce qui a pour effet de faire avancer toutes les tiges d'obturation 25 qui bouchent chacune l'ou- verture 14 correspondante (figure 6) On peut affiner le réglage de la quantité de matière introduite dans l'emprein- te en décalant légèrement les moments de fermetures de cha- que empreinte en fonction de l'importance de la bavure cons- tatée sur la pièce précédente. On enfonce alors dans chaque empreinte 3, la broche de moulage 15 correspondante (figure 7), ce qui a pour effet de faire refluer dans l'interstice ainsi défini, à l'intérieur de l'empreinte 3, la dose 27 de matière plasti- fée Celle-ci définit alors une pièce 28 qui sera pr 9 te à démouler aussit 8 t après solidification Plusieurs remarques sont à mentionner, à savoir t - chaque broche 15 constitue un noyau de moulage et elle est montée de façon flottante, par rapport à son axe géométri- que; ainsi, les effets hydrostatiques qui sont exercés sur elle par la matière plastifiée sont toujours équilibrés: le centrage définitif est obtenu par rapport à l'empreinte 3 de manière à compenser tous les déplacements dus aux dilatations thermiques Ce centrage est effectif à la fin du mouvement d'introduction (figure 7), ce qui supprime tout risque de flexion de la broche 15 en cours d'introduction On garantit ainsi à la pièce moulée 28, une épaisseur de paroi constante, sur toute sa périphérie la vis d'extrusion 7 tournant en permanence, c'est son mouvement vers l'avant, sous la poussée du piston de vérin 8, qui refoule la matière plastifiée pendant la phase de fer- aeture du pointeau 25, vers le canal de distribution 2 Une h O fois la vis 7 en butée avant, seule la pression engendrée par la rotation de la vis refoule la matière a la fin du processus d'enfoncement de la broche 15, la dose de matière plastique 27 étant calibrée de façon plus ou moins exacte D l'exès éventuel de matière reflue autour de la broche 15, à l'opposé de l'ouverture 14 (figures 7 à 9), pour définir une bavure 29 qui sera plus ou moins im- portante sur la pièce terminée, Après cette injection extrusion, on ouvre le moule, en écartant les deux coquilles 30 et 31 définissant les empreintes 3 (figure 8) Les opérations suivantes de sur: moulage et/ou prégonflage éventuel, de refroidissement final et de démoulage des broches, s'effectuent à un poste diffé- rent. On voit que le procédé selon ltinvention suppose l'égalité pour chacune des empreintes 3 p de la dose 2 T de matière qui y est engagée Pour assurer cette égalité, il suffit 'à l'opérateur de régler la fuite d'alimentation 19 de chaque empreinte 3, en agissant sur la tête 24 de chaque vis tangente 23 Ce réglage peut 8 tre réalisé de façon relative- ment précise Toutefois, des différences peu importantes pou- vant subsister d'une empreinte 3 à l'autre, on a vu qu'elles sont absorbées par la constitution de la bavure 29. La pièce 28 ainsi obtenue (figure 9) comporte à son sommet, la bavure 29 en question Dans l'exemple illustré sur les figures 9 et 10, on a supposé que cette pièce 28 est une pré-bouteille, destinée ensuite à être conformée par soufflage, pour bi-orienter sa matière en vue de constituer une bouteille d'emballage, notamment pour des produits ali- mentaires Dans ce cas, sur la pièce 28 telle qu'elle vient d'être fabriquée, on surmoule par injection, un col 32, des- tiné à constituer le goulot de la bouteille terminée Ce col 32 comporte, par exemple, une lèvre 33 pour l'étanchéité du bouchon, un filetage 34 pour visser le bouchon, et des crans 35, prévus pour rendre inviolable la fermeture de ce bouchon, Quoi qu'il en soit, on voit que la bavure 29 est absorbée dans le surmoulage du col 32, ce qui la rend invisible sur la bouteille terminée, Comme précédemment indiqué, le procédé selon l'invention présente l'avantage de laisser tourner en perma- nence la vis d'extrusion 7, de réaliser l'injection de ma- tibre 27 dans chaque empreinte 3 pendant une durée prolongée au cours du cycle, et finalement de diminuer le taux de dé- gradation de la matière en cours de plastification par l'u- tilisation d'tune faible vitesse de rotation et de réduire considérablew ent la vitesse d 2 écoulement de la matière, dans le canal 2 Toutes ces caractéristiques concourent à élimi- ner les pointes de température observées localement au sein de la matière plastifiée, ce qui élimins tout risque de la voir se décomposer, risque qui est particuliièrement impor- tant pour la fabrication d 2 emballages en chlorure de polyvi- nyle de qualité alimentaireo REVENDICATIONS 1 Dispositif d'injection pour la fabrication de pièces en matière plastique, comprenant une centrale d'ex- trusion d'un type connu pour l'extrusion-soufflage des ma- tières thermoplastiques, c'est-à-dire comportant une vis de poussée ( 7) susceptible de se déplacer par ailleurs dans le sens axial ( 9), caractérisé en ce que cette centrale d'extru- sion ( 1) refoule la matière dans plusieurs canaux ( 2) dont chacun débouche dans une empreinte ( 3) par un siège d'alimen- tation( 13) susceptible d'être obturé ou découvert par une buse ( 17) dont l'extrémité avant définit une fuite réglable ( 19) alors que son extrémité arrière est soumise à l'action de moyens d'ouverture et de fermeture, ce réglage permettant de doser pour chaque empreinte la quantité de matière reçue à chaque cycle, tandis que par ailleurs, l'empreinte ( 3) est équipée d'au moins une broche de moulage mobile ( 15) dont l'introduction en place s'effectue après la fermeture du siè- ge d'alimentation( 13), si bien que la dose de matière ( 27) em- prisonnée dans l'empreinte ( 3) s'y trouve extrudée sous la poussée d'introduction de la broche ( 15). 2 Dispositif d'injection suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce qui prévoit dans l'empreinte ( 3), de préférence à l'opposé de l'orifice d'alimentation ( 14), une chicane dans laquelle un éventuel excès de matière peut être refoulé pour former une bavure ( 29) plus ou moins impor- tante, à la fin du mouvement d'introduction de la broche ( 15) dans l'empreinte ( 3), cette bavure ( 29) permettant d'absorber les éventuels excès de matière susceptibles de correspondre à des variations résiduelles d'une empreinte ( 3) à l'autre, ob- servées malgré le réglage de la dose d'alimentation ( 27) de chacune. 3 Dispositif d'injection suivant l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure de la variation de la bavure ( 19) d'un cycle à l'autre en cours d'injection permet la régulation fine de la quantité de matière ( 27) injectée, et ceci en avançant ou retardant l'instant de fer:leture du pointeau ( 25) de chlaque empreinte ( 3). Il Dispositif suivant l'une quelconque des re- :0 vendications précédentes, caractérisé en ce que lesmoyens pour ouvrir et fermer chaque pointeau ( 25) sont constitués pour un vérin ( 26). 5 Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications pr 6 cddentes, caractérisé en ce que les moyens pour le réglage d'ouverture et de fermeture sont constitués sur l'arrière de chaque buse ( 17) par une vis tangente ( 23) at- taquant un pignon rotatif ( 22) qui coulisse sans tourner par rapport au corps de la buse ( 17), laquelle est ainsi vissée ou dévissée d'une quantité réglable dans un écrou fixe ( 20), ce qui permet d'ajuster la section de passage de la fuite ( 19) entre le nez mobile de chaque buse ( 17) et son siège fi- xe ( 13). 6 Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que chaque pointeau d'obturation ( 25) coulisse axialement à l'intérieur de sa buse ( 17) 7 Procédé pour l'utilisation d'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que la vis de plastification et d'extrusion ( 7) tourne constamment, tout au long du cycle, les variations du débit injecté étant absorbées par les déplacements longi- tudinaux de cette vis qui est soumise à une contre-pression constante, si bien qu'on a la possibilité dtinjecter la ma- tière pratiquement en continu, dans des empreintes ( 3) régu- lées chacune à la température de plastification, ce qui ré- duit au minimum le temps pendant lequel la matière séjourne à la température de plastification, tout en supprimant tout risque de pointe de température inacceptable ou l'apparition de zones de stagnation de la matière, qui provoqueraient sa décomposition. 8 Bouteille obtenue par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 7, sur un dispositif sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractéri- sée en ce qu'elle comporte un col ( 32) surmoulé sur la bavu- re ( 29) qui est ainsi dissimulée.