Brevet FR2557014A1 — publié le 19850628

L'invention est relative à un procédé de moulage de pièces par injection dans un moule à partird'aumoins une tête d'injection débouchant dans le volume du moule par un puits d'injection. Ce type de procédé esttout ce qu'il y a de plus classique et général pour toutes sortes d'objets moulés en plastique cellulaire ou non. Les pressions de moulage et/ou de moussage mises en oeuvre sont souvent très importantes. Il existe de ce fait des difficultés sérieuses,à ce jour non résolues de façon entièrement satisfaisantes,pour éviter la prise de la matière moulée au niveau des têtes d'injection et la formation de "carottes" de démoulage trop importantes au niveau des puits d'injection, ces carottes étant la source de difficultés de démoulage, de défautsde fabrication et d'obstruction des puits dginjection. Habituellement la tête d'injection est conçue de façon à être mobile par rapport au moule, sur lequel elle vient s'adapter en pénètrant dans le puitsd'injection correspondant au moment du moulage, cette mobilité étant nécessaire pour permettre le démoulage par ouverture du moule et également éviter un refroidissement de la tête d'injection risquant d'entraîner des prises de matière à ce niveau, tandis que le moule doit etre énergiquement refroidi. L'invention concerne un procédé qui tout en permettant de conserver la mobilité de la tête d'injection et le principe de l'injection par des puits d'injection débouchant dans le moule permet d'éviter au niveau des puits d'injection la formation de carottes de démoulage, réduisant ainsi les pertes de matière, améliorant la qualité des pièces moulées et évitant des obstructions intempestives des puits d'injection. A cet effet, conformément à l'invention, on prévoit au niveau de la section du puitsd'injection débouchant dans le volume du moule et sensiblement de niveau avec la surface du moule à cet endroit, un organe formant clapet, qui est commandé en ouverture lors de la phase d'injection et en fermeture après fin d'injection. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, en vue d'assurer un nettoyage du puits d'injection, on fait descendre, en fin d'injection, la tête d'injection dans ledit puits qui y coulisse à la manière d'un piston dans un cylindre. L'invention concerne également un dispositif d'injection pour le moulage de pièces formées dans un moule à partir d'au moins une tête d'injection, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné, ce dispositif se caractérisant en ce qu'il comprend - au moins un organe formant clapet monté au niveau de la section du puits d'injection débouchant dans le volume du moule et venant sensiblement de niveau avec la surface interne du moule, à cet endroit, - des moyens de commande en fermeture dudit clapet, - au moins un organe associé à la tête d'injection, susceptible d'être déplacé pour commander l'ouverture dudit clapet. L'invention vise en outre à titre de produits indus- triels nouveaux, les pièces fabriquées par injection selon le procédé ou au moyen d'un dispositif d'injection susmentionné, ces pièces se caractérisant en ce qu'elles sont dépourvues de traces d'enlèvement de carottes d'injection. L'injection et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 montre de façon schématique un dispositif d'injection classique conçu selon l'art antérieur. La figure 2 montre comme la figure 1 un dispositif modifié conforme à l'invention. Les figures 3 à 6 montrent de façon schématique les phases opératoires successives du processus de moulage mis en oeuvre au moyen d'un dispositif du type illustré à la figure 2. Les figures 7 et 8 montrent en coupe verticale avec arrachement une variante de réalisation du dispositif quelque peu modifiéepar rapport au mode illustré à la figure 2, la figure 7 illustrant le dispositif en position d'injection, et la figure 8 le même dispositif en position de fin d'injection. En se référant tout d'abord à la figure 1, on a illustré sctématiquement un dispositif de moulage plastique par injection. Dans l'exemple illustré la pièce est constituée par un sous-tapis de sol pour plancher de véhicule comportant une couche 1 de densité relativement élevée par dessus laquelle est "moussée" une couche 2 par exemple de mousse de polyuréthane épaisse injectée entre la paroi supérieure 4 du moule et la couche 1 reposant sur le fond 3 du moule. L'injection se fait à l'intérieur du volume du moule par au moins un puits d'injection tel que 5 convenablement foré dans la partie supérieure 4 du moule et normalement chemisé comme indiqué en 6. L'injection est effectuée à partir d'unetête d'injection 7 susceptible d'être rapprochée et écartée du moule dans l'axe 8 du puits comme suggéré par la double flèche 9. Un clapet 10 est prévu pour venir obturer l'orifice supérieur du puits d'injection 5, ce clapet pouvant ètre écarté par rotation autour d'un axe Il de son bras support 12 comme suggéré par la double flèche 13. Les opérations de moulage se déroulent normalement comme suit le moule étant ouvert, on dépose sur la face inférieure 3 du moule la couche 1 plus résistante de la pièce composite que l'on veut mouler. Ensuite on ferme le moule et le clapet 10 étant écarté, on abaisse la tête d'injection jusqu'à ce qu'elle s'engage en butée dans l'orifice du puits d'injection 5 et l'on effectue alors sous la pression convenable l'injection du mélange à mousser. Lorsque l'opération d 'injec- tion est terminée, on retire la tête d'injection et l'on ferme aussitôt le clapet 10 de façon à éviter le refluxde la matière hors du moule par le puits d'injection. Il y a lieu de noter que les pressions de moussage et d'injection sont souvent très élevées, et par exemple supérieures à 100 bars. Lorsque la pièceest àpeu près stabilisée, on procède à l'ouverture du moule et l'on retire la pièce composite 1,2 formée avec la ou les carottes de moulage qui en sont solidaires. Il faut alors procéder à la découpe des carottes, opération qui entraîne une perte de temps. En outre il arrive parfois que le démoulage s'effectue mal, la carotte restant adhérente à l'intérieur du puits 5 pouvant provoquer lors du démoulage une déchirure de la pièce à cet endroit. Enfin ces carottes conduisent à une perte de matière non négligeable et constituent également une gêne au niveau de la maintenance en bon état de propreté des locaux et des machines. En particulier pour limiter le risque de défaut de démoulage au niveau de la carotte, on est amené à enduire le puitsd'injection de cire et d'agent de démoulage qui allongent les procédures et gênent la rationalisation du travail. On se reportera maintenant à la figure 2 dans laquelle on aperçoit une pièce semblable à celle fabriquée dans la figure 1, mais à partir d'un dispositif modifié selon l'inven- tion. De même qu a la figure 1 la pièce est composée dans l'exemple illustré d'une couche 1 relativement lourde et rigide et d'une couche 2 en mousse, par exemple de polyuréthane, la pièce étant destinée à former un sous-tapis de sol pour véhicule automobile; dans un tel usage cette pièce est placée avec la couche en mousse 2 au contact du plancher du véhicule et la couche 1 placée vers le dessus pour recevoir-le tapis de sol proprement dit. Au niveau du moule 3,4, il n'y a pas de modification sauf au niveau du puits d'injection. Dans l'exemple illustré à la figure 2,on ne retrouve plus le puits d'injection 5 avec son chemisage 6 débouchantdirectement sur la paroi interne 4a de la partie supérieure. Au contraire on a formé un orifice 14 de diamètre quelque peu élargi (par rapport au diamètre extérieur du chemisage 6 de la figure 1) cet orifice comportant un épaulement 15 formant liaison avec un orifice inférieur 16 de diamètre quelque peu réduit. Dans l'orifice 16, vient se positionner une bague 17 comportant une collerette supérieure 18 venant porter sur l'épaulement 15; la pièce 17 joue sensiblement le rôle du chemisage 6 du mode de réalisation de la figure 1. Cependant la bague est formée à sa partie inférieure avec un siège 19 sur lequel vient porter un chapeau 2G formant clapetrappelé en fermeture sur son siège 19 par des ressort 21 venant prendre appui d'une part dans des logements 22 prévus sur la bague 17 et d'autre part sous une collerette 23 prévue à la partie supérieure d'un manchon24 formant liaison avec le clapet 20.En-outre le manchon 24 comporte à sa partie inférieure des orifices 25. La tête d'injection 26 est mobile verticalement comme indiqué par la double flèche 27 avec son support 28. Dans la position abaissée de la tête d'injection son extrémi té 26a s'engage à coulissement à l'intérieur du manchon 24. Le guidage du support 28 et de la tête 26 sont facilités au moyen d'organes de centrage tels qu'une tige 29 à extrémité effilée s'engageant dans un orifice correspondant du support 28. Enfin la tête d'injection 26 peut également être commandée en déplacement vertical comme indiqué par la double flèche 31 à l'intérieur du support 28, grâce par exemple au piston 32 d'un vérin 33 à double action. Le fonctionnement du dispositif va être expliqué en faisant référence aux figures 3 à 6 reprenant de façon schématique les pièces essentielles de la figure 2 dans leurs diverses positions opératoires. Ainsi à la figure 3 le moule est fermé, la tête d'injection 26 étant encore éloignée du moule, et le piston 32 étant rétracté en position haute dans le vérin 33. Le clapet 20 est appliqué sur son siège par l'effet des ressorts de rappel 21 agissant entre la paroi supérieure du moule 4 et la collerette 23 du manchon 24 en bout duquel est monté le clapet 20. Lors de la phase suivante illustrée à la figure 4, le support 28 avec la tête d'injection 26 sont abaissés en direction du moule. Dans la position illustrée à la figure 4 le support 28 est déjà venu porter juste contre la collerette 23, le clapet 20 n'étant pas encore abaisse. On note que l'extrémité 26a de la tête d'injection 26 vient sensiblement s'engager à l'intérieur du manchon 24 du clapet. Les jeux ont été agrandis pour une facilité de réprésentation, mais il y a lieu de noter qu'en pratique l'extrémité 26a de la tête d'injection 26 s'engagera sans jeu à l'intérieur du manchon 24. Dans la phase successive opératoire illustrée à la figure 5 le support 28 a été abaissé au maximun à l'encontre de la collerette 23 du clapet 20. De ce fait, les ressorts 21 sont comprimés et le clapet 20 est dégagé de son siège 19. L'injection peut se faire par la tête d'injection à l'intérieur du manchon 24 qui joue ici le rôle du chemisage 6 de la figure 1. Le mélange injecté pénètre dans le moule comme indiqué par les flèches en passant par les orifices 25 formés près de la surface supérieure du clapet 20 dont la tête en chapeau à convexité tournée vers le courant d'injection permet de défléchir le courant d'injection en assurant une meilleure répartition du fluide injecté à l'intérieur du volume du moule. Une fois l'injection terminée, la tête d'injection 26 est abaissée comme illustré à la figure 6 par rapport au support 28 qui reste fixe, et ce au moyen de la commande en abaissement du piston 32 du vérin 33. De ce fait, la partie 26a de la tête d'injection 26 constitue un piston coulissant à l'intérieur du manchon 24 assurant le nettoyage automatique de ce passage, refoulant les dernières traces de matériau-- injecté qui l'encombre à l'intérieur du volume du moule. Cette opération étant terminée, l'ensemble de la tête d'injection et du support 28 est relevé , les ressorts 21 rappelant en fermeture le clapet 20 sur son siège 19, l'ensemble du dispositif étant ainsi ramené à la position illustrée à la figure 1. La réticulation du mélange dans le moule peu ainsi s'effectuer, sans qu'il y ait formation de carotte, le clapet 20 venant de niveau avec la surface intérieure 4a du moule 4 à l'endroit du puits d'injection. En outre le puits d'injection a été parfaitement nettoyé en fin de processus de moulage par la tête d'injection elle-même, de sorte que là encore on évite des opérations fastidieuses de nettoyage et de préparation au moyen de lubrifiant convenable du puits d'injection avant chaque opération de moulage. On se reportera maintenant aux figures 7 et 8 dans lesqueikson a illustré de façon plus détaillée et à plus grande échelle une réalisation mécanique pratique des moyens ci-dessus décrits Dans cette variante de mise en oeuvre dont le processus de commande peut correspondre à celui des figures 3 à 6, on retrouve la tête de clapet 20 en forme de chapeau à convexité tournée vers la tête d'inJection 26a. On retrouve également le siège 19 formé en correspondance sur la surface intérieure 4a de la paroi 4 du moule. On retrouve également le manchon 24 solidaire de la tète de clapet 20 et dans lequel vient engager comme un piston l'extrémité 26 a de la tête d'injection. Le manchon 24 est formé à sa partie supérieure avec une collerette 23. Dans le mode de réalisation illustré la pièce formant clapet est composé essentiellement de deux parties, l'une formant tête portant le chapeau 20 et l'autre formant pied comportant la collerette dlappui 23 et le manchon 24;ces deux pièces sont assemblées par vissage au moyen d'une bague 40 reliée au chapeau 20 par trois ou quatre entretoises 41 formant entre elles les passages 25 pour l'injection du fluide à injecter dans le moule. Orifice formé dans la paroi du moule comporte un épaulement 42 contre lequel viennent s'appuyer les ressorts de rappel 21 du clapet. La bague 40 porte avantageusement un segment d'étanchéité 43 qui évite toute remontée du fluide injecté dans le moule à l'intérieur du puits 14 au-dessus de la bague 40. Avantageusem#nt, comme dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la colle rette 42 n'est pas usinée directement dans la paroi 4 du moule mais dans une pièce 17 rapportée sur cette paroi. A la figure 8 il apparaît clairement que dans la position de fermeture du clapet après fin d'injection la pièce moulée 2 sera dépourvue de carotte à l'endroit du puits d'injection. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage de pièces par injection dans un moule à partir d'au moins une tête d'injection débouchant dans le volume du moule par un puits d'injection, caractérisé en ce qu'en vue d'éviter la formation de carottesde démoulage sur la pièce moulée, on prévoit au niveau de la section du puits d'injection débouchant dans ledit volume, et sensiblement de niveau avec la surface interne 4a du moule à cet endroit, un organe formant clapet (20) qui est commandé en ouverture lors de la phase d'injection et en fermeture après fin d'injection. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'en vue d'assurer un nettoyage du puits d'injection (24), on fait descendre, en fin d'injection, la tête d'injection (26a) dans ledit puits qui y coulisse à la manière d'un piston dans un cylindre. 3. Dispositif d'injection pour le moulage de pièces formées dans un moule à partir d'au moins une tête d'injection particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un organe formant clapet (20) monté au niveau de la section du puits d'injection, débouchant dans le volume du moule et venant sensiblement de niveau avec la surface interne (4a) du moule, à cet endroit, - des moyens (21) de commande en fermeture dudit clapet (20), - au moins un organe (28) associé à la tête d'injection (26) susceptible d'être déplacé pour commander l'ouverture dudit clapet (20). 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdits moyens de commande en fermeture du clapet sont des organes de rappel tels que des ressorts (21). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4 caractérisé en ce que ledit clapet à la forme d'un manchon creux (24) dans lequel peut s'engager l'extrémité (26a) de la tête d'injection, ledit manchon se terminant à sa partie débouchant dans le mouleparun chapeau (20) à convexité tournée vers la tête d'injection et dont la périphérie vient porter contre un siège (19) conformé en correspondance de ladite extrémité du puits d'injection débouchant dans le moule. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit clapet comporte une tête portant le chapeau (20) précite et un pied comportant une collerette d'appui (23) des organes de rappel (21) en fermeture du clapet, ledit pied et ladite tête étant assemblés,tar exemple par vissage, de part et d'autre d'un épaulement (42) formé dans la paroi du moule pour l'appui desdits organes de rappel. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite tête comporte une partie distincte (4 > dudit chapeau (20) coulissant de façon étanche à l'intérieur dudit puitsd'injection. 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7 caractérisé en ce que l'organe 128)associé à la tête d'injection 26)forme UD support mobile de guidage de ladite tête se dépla cant avec elle, sensiblement parallèlement à l'axe du puits d'injection, vers le moule, ou en éloignement de lui. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite tête d'injection (26) est mobile en translation dans ledit support !28) étant commandée par un vérin ou analogue (32), (33). 10. A titre de produitsindustrielsnouveaux, les pièces fabriquées par injection selon le procédé des revendica tions 1 ou 2 et/ou dans un moule équipé d'un dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisées en ce qu'elles sont dépourvues de traces d'enlèvement de carottes d'injection.