Brevet FR2621525A1 — publié le 19890414

PRESSE A INJECTER POURVUE D' UN MODULE RHEOMETRIQUE. La présente invention se rapporte à une presse à injection industrielle pour matière thermoplastique ou thermodurcissable, chargée ou non, pourvue d'un module rhéométrique permettant de mesurer et d'analyser la viscosité des matériaux soit en continu et sans perturber le fonctionnement du cycle, soit en purge matière. Plus particulièrement, ce module relié à une unité de traitement des informations recueillies permet de comparer les valeurs mesurées à des consignes limites et de déclencher, le cas échéant, une alarme et/ou l' arrêt de ladite presse lorsque les consignes ne sont pas respectées, ou encore d'agir sur les paramètres rétablissant une situation normale. En effet, la viscosité d' un même produit moulé peut varier de façon importante d'un lot de matière à l' autre ; ce dispositif permet donc un contrôle de la conformité du lot utilisé et, dans une certaine plage de fonctionnement, d' adapter le réglage de la presse en conséquence faute de quoi, le produit final obtenu peut être de qualité médiocre (propriétés mécaniques insuffisantes, dimensions de la pièce non respectées, aspect de surface défectueux ...). Selon l'invention, la connaissance de la viscosité du produit transformé est obtenue indirectement, par prélèvement à une température connue : - des valeurs de pressions respectivement en amont et en aval d' une filière de dimensions déterminées ou à partir de mesures de contraintes (ou cission) à la paroi dans la filière ; - des valeurs de débit correspondantes dans la filière, déterminées à partir du déplacement ou de la vitesse de déplacement de la vis, ladite filière étant située entre le pôt de la presse et sa buse. Ces valeurs sont ensuite interprétées sur ordinateur par un logiciel élaboré pour cet usage afin de déterminer la viscosité et les propriétés physiques et chimiques de la matière injectée, puis d' optimiser et d' autoréguler les paramètres déterminant le bon fonctionnement de la presse, tels que la température, la rotation de la vis, la vitesse d'injection, etc. L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple non limitatif au regard des figures l et 2 ci-lointes, qui représentent resoectivement, à la figure 1 une coupe longitudinale du dispositif selon l'invention dont la valeur de la viscosité de la matière transformée est déduite du prélèvement des pressions, et à la figure 2 une coupe longitudinale d'une variante selon laquelle la valeur de la viscosité découle des mesures de cission à la paroi dans la filière de ladite matière. En référence à la figure 1, on voit que le corps 1 du rhéornètre selon l'invention est disposé entre la buse d'in)ection 2 et le fourreau 3 de la presse à infecter contenant la vis 4 : il est percé d'une filière cylindrique 5 mettant en communication les organes précédents 2-3, dont l' entrée et la sortie sont pourvues de capteurs de pression 6-7 séparés d' une distance connue (d). Un élément chauffant extérieur 8 géré par un thermocouple 9 assure la régularisation thermique du corps 1 du rhéomètre. La filière 5 est conçue de façon à diminuer au maximum les pertes de charge dans le rhéomètre et surtout à permettre de négliger les effets d' entrée et de sortie (Baegley ...) ; à titre d' exemple, de bons résultats ont été obtenus avec une filière capillaire de longueur 38 mm et de diamètre 3 mm et d' une manière plus générale dont le rapport de la longueur sur le diamètre est supérieur pu égal à 10. Les capteurs de pression peuvent être du type fonctionnant sur le principe de déséquilibre d' un pont de Weastone ou piézoélectriques (commercialisés respectivement sous les noms "Dynisco" et "#isler"). Les capteurs 6-7 permettent, pendant toute la phase d' injection de la matière synthétique, un prélèvement des pressions donnant des informations non seulement sur leur niveau absolu, mais encore sur leurs fluctuations. Les données ci-dessus sont alors traitées par ordinateur à l' aide d' un modèle scientifique d'interprétation desdites mesures de pression et de température, en provenance respectivement des capteurs 6-7 et du thermocouple 9 ainsi que des valeurs de déplacement ou de vitesse de déplacement de la vis 4, pour en déduire la viscosité de la matière synthétique à injecter. Ce modèle a été spécifiquement adapté pour des applications industrielles de moulage par injection. La partie du rhéomètre qui vient d' être décrite repose sur un logiciel spécifique qui s' occupe de la gestion des acquisitions, du traitement des données, et qui détermine les viscosités à chaque instant d' un cycle d'injection ; c' est cette fonction qui, par comparaison avec des consignes limites, peut déclencher un système d'alarme ou agir en modifiant quasi-instantanément sur certains paramètres tels que la température, la vitesse d' injection, la pression, etc. ; ceci permet de rétablir un remplissage correct du moule ou d'optimiser la réalisation de tout produit final résultant de l'intervention de la presse, malgré certains changements éventuels intervenant en cours de cycle dans la compressibilité ou la viscosité de la matière traitée. La variante représentée à la figure 2 comporte, comme dans le cas de la figure 1, un corps 1 de rhéomètre, disposé entre la buse d'injection 2 et le fourreau 3 de la presse à injecter contenant la vis 4 ; il est entouré d' un élément chauffant extérieur 8 géré par un thermocouple 9 assurant sa régularisation thermique. Elle diffère toutefois de la réalisation de la figure 1 en ce qu'elle comporte, sur le passage de la matière synthétique, une filière 20 mobile par rapport à Faxe longitudinal du corps l et prenant appui par son extrémité postérieure 21 sur un ressort hélicoTdal 22 de grande raideur. Les mesures du déplacement de la filière 20 sous l' action du flux de matière synthétique constituent les valeurs de cission (ou de contrainte à la paroi) représentatives de l' état de ladite matière ; elles sont prises en compte par un capteur inductif 23 logé dans le corps 1 et envoyées, comme dans le cas de la figure 1, pour traitement par ordinateur à l' aide d' un modèle scientifique adéquat, en lieu et place des mesures de pressions en provenance des capteurs 6-7 de la réalisation précédente. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'iniection de matériaux thermoplastiques ou thermodurcissables à l'aide d'une presse industrielle, caractérisé par le fait que l' on dispose entre le fourreau (3) contenant la vis (4) et la buse d' injection (2), un module rhéométrique (1) relié à une unité de traitement, permettant l' autorégulation des paramètres déterminant le fonctionnement de la presse et la conformité de la matière traitée à des valeurs de référence. 2. dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module rhéométrique est constitué d'un bloc (l) percé d'une filière capillaire (5) mettant en communication le fourreau (3) de la presse et la buse (2), et pourvu à chacune de ses extrémités de capteurs de pression (6-7) séparés d' une distance connue (d), dont les extrémités libres sont reliées à l' unité de traitement, un élément chauffant extérieur (8) et un thermocouple (9) assurant la régularisation thermique du module. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la longueur de la filière (5) sur son diamètre est supérieur ou égal à 10. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module rhéométrique est constitué d'un bloc (1) mettant en communication le fourreau (3) de la presse et la buse (2), et comporte une filière (20) située à l'intérieur dudit corps (1), mobile par rapport à son axe longitudinal sous l' action du flux de matière qui la traverse et prenant appui par son extrémité postérieure (21) sur un ressort hélicoldal (22) de grande raideur, dont les déplacements sont pris en compte par un capteur inductif (23), logé dans ledit corps (1) et réuni à l'unité de traitement. 5. Procédé pour l' iniection industrielle de matériaux thermoplastiques ou thermodurcissables à l'aide du dispositif de la revendication 1, caractérisé en ce que pendant toute la phase d'iniection de la matière synthétique on prélève la valeur du déplacement ou de la vitesse de déplacement de la vis (4), des pressions ou des cissions régnant dans la filière (5) au droit des capteurs (6-7-23), lesdites valeurs étant traitées sur ordinateur par un logiciel qui permet leur transformation en valeurs de viscosité, ces dernières étant alors comparées pour chaque instant du cycle de la presse avec des consignes limites, de façon qu' un écart déterminé entraîne le déclenchement d' un système d' alarme, ou l' autocorrection quasi-instantanée de paramètres permettant le rétablissement du fonctionnement optimal de la presse.