Brevet FR2720676A1 — publié le 19951208

Unité de plastification et d'iniection pour machines de moulafe ar iniection pour la fabrication d'articles en caoutchouc ou en matière plastique L'invention concerne une unité de plastification et d'injection pour machines de moulage par injection pour la fabrication d'articles en caoutchouc ou en matière plastique, comprenant une vis de plastification tournant dans un cylindre de vis et déplaçable axialement dans une antichambre de vis, dont l'extrémité tournée vers ladite antichambre de vis est équipée d'un système anti-retour déplaçable en synchronisme avec ladite vis. Des unités de plastification et d'injection de ce type sont décrites par exemple dans les brevets allemands DE 32 47 272 C2, DE 37 02 191 C2, DE 37 17 735 CI et DE 40 38 843 C2. Elles servent d'une part à amener le caoutchouc ou la matière plastique à plastifier introduit par le mouvement de rotation de la vis de plastification dans le cylindre de vis, à l'extrémité dudit cylindre de vis opposée au moule à injection, de l'état solide à l'état coulant, et d'autre part, à injecter, au moyen du déplacement axial de la vis de plastification dans l'antichambre de vis, le caoutchouc ou la matière plastique accumulé dans ladite antichambre de vis dans un intervalle de temps prédéterminé - aussi court que possible et sous une pression prédéterminée, dans la ou les cavité(s) du moule à injection. Le système anti-retour respectivement installé empêche alors que le caoutchouc ou la matière plastique plastifié retourne pendant le processus d'injection dans le cylindre de vis au lieu de s'écouler dans la ou les cavité(s) de moule. L'avantage offert par ces unités de plastification et d'injection réside notamment dans le fait qu'elles demandent un nombre d'éléments mobiles moins grand qu'un système constitué d'une unité de plastification particulière et d'une unité d'injection supplémentaire alimentée par celle-ci, ce qui entraîne dans tous les cas une réduction des coûts, et qu'elles ont, par ailleurs, un encombrement plus faible qu'un système en deux parties formé d'une unité de plastification et d'une unité d'injection, ce qui apporte généralement aussi des avantages économiques. Toutefois, les unités de plastification et d'injection précitées - en une seule partie - présentent l'inconvénient que, même après au moins une dizaine d'années d'utilisation et de perfectionnement, elle n'offrent aucune possibilité pour compenser encore une fois - au moins partiellement - avant le processus d'injection, des différences éventuelles entre le caoutchouc ou la matière plastique plastifié injecté dans l'antichambre de vis en ce qui concerne le degré de fusion et/ou le mélange avec des adjuvants qui ne sont introduits qu'ensemble avec le matériau de départ dans le cylindre de plastification, ou pour retenir le matériau de départ insuffisamment fondu ou des agglomérations fortuites d'adjuvants notamment minéraux - ou même des corps étrangers parvenus accidentellement dans la vis de plastification, avant qu'ils n'arrivent au canal principal ou au système de canaux de carotte vers la ou les cavité(s) du moule. Souvent, cela a cependant pour effet que, dans des cas les moins graves, les articles en caoutchouc ou en matière plastique présentent une composition variable et donc une faible qualité, de telle sorte qu'en cas de doute, ils doivent être éliminés comme rebuts, alors que dans des cas plus sérieux, il se produit des obturations du canal principal ou du système de canaux de carotte et respectivement des filières couplées avec ceux-ci, ce qui implique une mise à l'arrêt de l'ensemble de la machine à mouler par injection pour effectuer des travaux de nettoyage et d'entretien longs et coûteux. Pour des vis de plastification pour la plastification continue de caoutchouc ou de matière plastique destinées par exemple à l'alimentation de filières plates pour la fabrication de feuilles ou de plaques ou de moules de soufflage pour la fabrication de tuyaux souples, il était certes connu jusqu'ici, du moins depuis la publication du brevet britannique GB I 011 950, d'installer à la sortie du cylindre de plastification un tamis filtrant fixe interchangeable sous la forme d'un "strainer" (plaque perforée), mais une transposition de ce système aux unités de plastification et d'injection considérées - en une seule partie - sous la forme révélée s'avérait impossible. Elle aurait impliqué l'installation d'un tel système de filtration à la sortie de l'antichambre de vis. Cela aurait cependant pour effet que - contrairement à la plastification en continu avec seulement des faibles différences de pression à la sortie du cylindre de plastification - ledit système de filtration serait exposé à chaque processus d'injection à des efforts de compression considérables du fait du caoutchouc ou de la matière plastique plastifié à expulser de l'antichambre de vis, ce qui entraînerait déjà en soi - pour des machines de moulage de caoutchouc par injection, des pressions d'injection de 2000 bars ne sont pas inhabituelles - une usure immense et donc des changements fréquents du système de filtration, avec les arrêts correspondants non rentables des machines nécessaires pour les travaux de réparation et d'entretien, sans compter le fait que des constituants plus solides inclus dans le matériau plastifié tels que du matériau de départ incomplètement fondu, des agglomérations d'adjuvants - granuleux (à grain fin) - et/ou de corps étrangers seraient enfoncés avec une énergie cinétique considérable dans le système de filtration et provoqueraient très rapidement son engorgement et sa destruction. La présente invention a donc pour objet de créer pour des unités de plastification et d'injection pour machines de moulage par injection pour la fabrication d'articles en caoutchouc ou en matière plastique, comprenant une vis de plastification tournant dans un cylindre de vis et déplaçable axialement dans une antichambre de vis, dont l'extrémité tournée vers ladite antichambre de vis est équipée d'un système anti-retour déplacçable en synchronisme avec ladite vis, un système de filtration qui permet, d'une part, de compenser dans une très large mesure des légères différences du degré de fusion et/ou de mélange avec des adjuvants à l'intérieur du matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié pénétrant dans l'antichambre de vis, et cela encore avant que celui-ci passe dans ladite antichambre de vis, et d'autre part, de retenir des constituants plus solides intercalés dans le matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié, par exemple du matériau de départ incomplètement fondu et/ou des agglomérations d'adjuvants - granuleux (à grain fin) - et/ou des corps étrangers, de telle façon que ceux-pi peuvent être éliminés par des nettoyages occasionnels du système de filtration lequel est ensuite à nouveau utilisable. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que, dans la direction d'écoulement du matériau de caoutchouc ou de matière plastique, un tamis filtrant recouvrant entièrement la section libre pour le passage du courant de matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié est disposé, en amont du système anti-retour, de telle façon 4 2720676 qu'il peut être déplacé dans l'antichambre de vis, en synchronisme avec la vis de plastification et le système anti-retour. Cet agencement est particulièrement avantageux parce qu'il a pour effet que la totalité du matériau de caoutchouc ou de matière plastique traverse, avant d'atteindre l'antichambre de vis, un système de filtration en forme de tamis qui, d'une part, le soumet automatiquement à un brassage interne supplémentaire et, d'autre part, le débarrasse - selon la largeur des mailles du tamis filtrant - des constituants solides ou assez solides éventuellement intercalés en les retenant, sans que le tamis filtrant soit exposé aux efforts de pression considérables provoquant l'usure par le matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié expulsé à chaque processus d'injection de l'antichambre de vis dans la ou les cavité(s) du moule, compte tenu du fait que, dans le cas présent, le tamis filtrant n'est traversé par le matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié que pendant la période de remplissage respective de l'antichambre de vis - laquelle se déroule exclusivement à des différences de pression faibles - mais que ce courant est interrompu pendant chaque processus d'injection par le système anti- retour. D'une manière inattendue, le fonctionnement d'une unité de plastification et d'injection selon l'invention a révélé l'effet supplémentaire franchement avantageux que le tamis filtrant provoque un dégazage très efficace du matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié, le gaz qui s'accumule dans l'espace entre le tamis filtrant et le système anti-retour pouvant être évacué de l'unité de plastification et d'injection au moyen d'un dispositif de ventilation de type bien connu. Il en résulte une amélioration et une homogénéisation supplémentaires des articles en caoutchouc ou en matière plastique respectivement produits. Conformément à une autre particularité de l'unité de plastification et d'injection selon l'invention, il est également avantageux que le système de filtration en forme de tamis soit interchangeable, étant donné qu'une telle construction de type adéquat, par exemple un tamis filtrant constitué de deux cadres de filtre semi-circulaires avec des plaques-filtres correspondantes et pouvant être monté, au moyen de raccords à vis ou à serrage rapide bien connus, sur la pointe de la vis de plastification, entre les extrémités des pas de vis et du système anti-retour, facilite considérablement le nettoyage occasionnel du tamis filtrant, en particulier si l'on dispose d'un autre tamis filtrant de ce type, de manière que le fonctionnement de la machine à mouler par injection ne doit être interrompu que pour le dégagement et respectivement l'insertion de la pointe de la vis de plastification, par exemple par l'enlèvement temporaire d'une partie de la vis de plastification, et pour le remplacement des tamis filtrants entre eux, alors que le nettoyage proprement dit de la plaque-filtre peut se faire à l'extérieur de la machine à mouler par injection, pendant le fonctionnement ultérieur de celle-ci. Dans un mode de réalisation particulier de l'unité de plastification et d'injection selon l'invention, il est en outre avantageux que la vis de plastification puisse être déplacée, conjointement avec le cylindre de vis, dans l'antichambre de vis, étant donné que dans ce cas, l'accès au tamis filtrant peut être considérablement simplifié et accéléré en concevant le dispositif pour le déplacement synchrone de la vis de plastification et du cylindre de vis dans l'antichambre de vis de telle façon qu'il peut également assurer une sortie synchrone des extrémités de la vis de plastification et du cylindre de vis plongeant dans l'antichambre de vis, un avantage particulier consistant en ce que le tamis filtrant et le système anti-retour soient maintenus par le cylindre de vis dans une position définie devant l'extrémité de la vis de plastification tournée vers l'antichambre de vis. Un avantage particulier est également offert par un mode de réalisation de l'unité de plastification et d'injection considérée dans laquelle le cylindre de vis porte à son extrémité tournée vers l'antichambre de vis, un élément rapporté en forme de chapeau conformé en tête de piston du système de piston-cylindre formé par le cylindre de vis et l'antichambre de vis et destiné à l'injection du matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié dans une ou plusieurs cavités de moule, lequel élément rapporté est couplé de manière amovible avec le cylindre de vis, maintient à l'intérieur le tamis filtrant et le système anti- retour dans la position prédéterminée en avant de l'extrémité de la vis de plastification tournée vers l'antichambre de vis, et présente une ouverture de sortie pour le matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié, dirigée vers l'antichambre de vis, étant donné que cette construction apporte une réduction tout à fait considérable de l'intervalle de temps nécessaire pour le remplacement d'un système de filtration à nettoyer par un système de filtration parfaitement opérationnel, en particulier si, d'une part, on utilise pour le blocage de l'élément rapporté en forme de chapeau sur le cylindre de vis, un raccord à vis, à serrage rapide ou un filetage direct de type bien connu, ou si, d'autre part, à l'intérieur de l'élément rapporté en forme de chapeau, le tamis filtrant est positionné uniquement par des butées adéquates entre le système anti-retour, l'élément rapporté en forme de chapeau et l'extrémité la plus proche du cylindre de vis. Dans ce cas, il s'est avéré qu'il est possible d'atteindre des intervalles de remplacement de l'ordre de I à 2 min, compte tenu de la simplicité de la manipulation, cette opération pouvant être effectuée également à la température de service normale, alors que des mesures correspondantes par exemple le remplacement de systèmes anti-retour ou de parties de ceux-ci - demandent normalement pour des machines à mouler par injection selon l'état de la technique, des intervalles de temps de l'ordre d'une demi-heure à une heure. Un avantage est également apporté par une particularité de l'unité de plastification et d'injection selon l'invention dans laquelle le tamis filtrant est constitué de plusieurs treillis en fil métallique disposés les uns derrière les autres et maintenus dans la disposition prédéterminée par un cadre de construction adéquate, étant donné que de tels dispositifs sont en principe bien connus et éprouvés, de telle sorte que, d'une part, ils ne suscitent, ni lors de leur fabrication, ni en service, ni pour leur nettoyage, des problèmes ou des perturbations particuliers et que, d'autre part, ils sont faciles à manipuler, ce qui a pour effet de faciliter encore plus leur remplacement sur une unité de plastification et d'injection du genre considéré, en particulier si le cadre est constitué de deux montures en forme de plaques munies d'ouvertures convenables, lesquelles reçoivent dans un évidement commun les treillis de fil métallique et sont assemblées avec ceux-ci au moyen d'éléments de raccordement bien connus, par exemple des vis ou des boulons, pour constituer un bloc en forme de paquet. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente, schématiquement, une coupe verticale d'une partie significative pour l'invention d'une machine de moulage de caoutchouc par injection de type bien connu, avec tamis filtrant intégré entre l'extrémité côté moule de la vis de plastification et le système anti-retour monté en amont; la figure 2 représente, à plus grande échelle, un détail du tamis filtrant selon l'invention suivant la fig. 1 et sa disposition dans la région de l'extrémité côté moule de la vis de plastification associée. La fig. 1 montre tout d'abord une partie d'une machine de moulage de caoutchouc par injection montée sur l'extrémité supérieure 1 d'un dispositif de fermeture fonctionnant en position verticale - révélé par exemple dans le brevet allemand DE 40 38 843 C2 - qui n'est pas représenté ici de manière explicite dans l'intérêt d'une meilleure vue d'ensemble, laquelle comprend d'une part une unité de plastification 2 et, d'autre part, un groupe d'entraînement 4 conformé en système de piston-cylindre 3 pour l'injection d'un mélange de caoutchouc plastifié dans la ou les cavité(s) de moule prévue(s) dans le système de verrouillage non représenté, ainsi qu'un bloc-cylindre 6 formant une antichambre de vis 5, suivi d'un dispositif de renvoi 7 lequel porte l'injecteur 8, ce dernier débouchant dans un canal de carotte non représenté ou dans l'entrée correspondante d'un système de canaux de carotte. Le bloc-cylindre 6, le dispositif de renvoi 7 avec l'injecteur 8 et l'extrémité, opposée au piston 9, de la tige de piston 10 du groupe d'entraînement 4 pour l'injection du matériau plastifié qui est considéré ici comme étant un mélange de caoutchouc plastifié, mais qui peut également être constitué, dans une machine à mouler par injection, par une matière plastique plastifiée, sont emmanchés à force sur l'extrémité supérieure 1 du mécanisme de verrouillage au moyen d'un système de réception 11. L'unité de plastification 2 se compose fondamentalement d'une vis de plastification 13 couplée avec un système d'entraînement en rotation 12, et d'un cylindre de vis 14 enveloppant celle-ci, ledit cylindre de vis portant d'une part un pont d'arrêt 15 sur lequel agissent des tirants d'ancrage invisibles dans la présente représentation et situés dans le même plan horizontal que le cylindre de vis 14, dont les autres extrémités sont couplées par adhérence avec des butées 16 sur le carter de cylindre 17 mobile du groupe d'entraînement 4 pour l'injection, et présentant d'autre part, à l'extrémité de la vis de plastification 13 opposée à l'antichambre de vis 5, une ouverture de remplissage 18 pour l'introduction de bandes 19 de matière première dans le cylindre de vis 14. La section terminale 20 de la vis de plastification 13 tournée vers l'antichambre de vis 5 est munie d'un système anti-retour ainsi que d'un tamis filtrant et est conformée, par ailleurs, de telle façon qu'elle agit dans l'antichambre de vis 5 en tant que piston pour l'injection du matériau plastifié par l'intermédiaire du dispositif de renvoi 7 et de l'injecteur 8 dans la ou les cavité(s) de moule, lorsque le carter de cylindre 17 du système de piston-cylindre 3 est déplacé dans la direction opposée à l'antichambre de vis 5. Un mode de réalisation possible de la section terminale 20 de la vis de plastification 13 est représenté en détail dans la fig. 2. Le cylindre de vis 14 qui enveloppe la vis de plastification 13 porte ici un élément rapporté en forme de chapeau 21 dont l'extrémité ouverte est tournée vers l'antichambre de vis 5 et qui, dans le cas représenté, doit être considéré comme étant bloqué sur le cylindre de vis 14 au moyen d'un vissage direct 22. Ce blocage peut naturellement être réalisé également avec n'importe quelle autre variante appropriée de type bien connu, par exemple à l'aide de raccords à vis orientés radialement par rapport à l'axe de rotation de la vis de plastification 13, de boulons commandés par ressort et orientés convenablement, d'emboîtements à baïonnette ou de raccords à serrage rapide analogues. L'élément rapporté 21 en forme de chapeau présente dans sa partie opposée à l'extrémité de la vis de plastification 13, une ouverture de sortie 23 qui, lors de l'application d'une pression du côté de l'élément rapporté 21 en forme de chapeau, sur le matériau de caoutchouc (ou de matière plastique) plastifié accumulé dans l'antichambre de vis 5 devant l'ouverture de sortie 23, est obturée par un système anti-retour 27 constitué ici par une bille 24, une cage 25 et un siège de soupape 26. Entre l'extrémité du cylindre de vis 14 et le siège de soupape 26 est également disposé, à l'intérieur de l'élément rapporté 21 en forme de chapeau, un tamis filtrant 28 selon l'invention lequel est composé de deux montures 30, 31 en forme de plaques munies d'ouvertures 29 adéquates, et de plusieurs treillis 33 de fil métallique placés les uns derrière les autres dans un évidement commun 32 constitué par les montures 30, 31 en forme de plaques. L'ensemble du système de filtration 28 est assemblé au moyen d'éléments de raccordement 34 appropriés, par exemple des vis ou des boulons, en un bloc en forme de paquet qui, dans le cas représenté, est positionné de manière univoque dans l'ensemble du système représenté, par la seule application contre des surfaces du cylindre de vis 14, de l'élément rapporté 21 en forme de chapeau et du siège de soupape 26, conformées en butées adéquates. Cela permet un remplacement rapide d'un système de filtration à nettoyer 28 par un système de filtration parfaitement opérationnel du même type, en particulier si le système de piston-cylindre 3 représenté dans la fig. 1 est conçu de telle façon qu'il permet non seulement de tirer la section terminale 20 de la vis de plastification 13 toujours engagée dans l'antichambre de vis 5, encore plus profondément dans ladite antichambre de vis 5, mais aussi de la retirer complètement, en cas de besoin, de ladite antichambre de vis 5. Bien entendu, la présente demande de brevet ne se rapporte pas seulement à l'exemple de réalisation d'une unité de plastification et d'injection selon l'invention représenté et expliqué en détail en regard des fig. 1 et 2, mais elle concerne également n'importe quel mode de réalisation concevable de l'unité de plastification et d'injection considérée caractérisée en ce que, dans la direction d'écoulement du matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié, un tamis filtrant (28) recouvrant entièrement la section libre pour le passage du courant de matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié est disposé, en amont du système anti-retour (27), de telle façon qu'il peut être déplacé dans l'antichambre de vis (5), en synchronisme avec la vis de plastification (13) et le système anti-retour (27). Liste des références 1 Extrémité supérieure du système de verrouillage d'une machine à mouler du caoutchouc par injection 2 Unité de plastification 3 Système de piston-cylindre 4 Groupe d'entraînement pour l'injection Antichambre de vis 6 Bloc-cylindre 7 Dispositif de renvoi 8 Injecteur 9 Piston Tige de piston 11 Réception 12 Entraînement en rotation 13 Vis de plastification 14 Cylindre de vis Pont d'arrêt 16 Butées 17 Carter de cylindre 18 Ouverture de remplissage 19 Bandes de matière première Section terminale de la vis de plastification tournée vers l'antichambre de vis 21 Elément rapporté en forme de chapeau 22 Raccord à vis 23 Ouverture de sortie 24 Bille Cage 26 Siège de soupape 27 Système anti- retour 28 Tamis filtrant 29 Ouvertures ,31 Montures en forme de plaques 32 Evidement 33 Treillis de fil métallique 34 Eléments de raccordement 1! REVENDICATIONS 1. - Unité de plastification et d'injection pour machines de moulage par injection pour la fabrication d'articles en caoutchouc ou en matière plastique, comprenant une vis de plastification tournant dans un cylindre de vis et déplac,çable axialement dans une antichambre de vis, dont l'extrémité tournée vers ladite antichambre de vis est équipée d'un système anti-retour déplacçable en synchronisme avec ladite vis, c a r a c t é r i s 6 e e n c e que, dans la direction d'écoulement du matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié, un tamis filtrant (28) recouvrant entièrement la section libre pour le passage du courant de matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié est disposé, en amont du système anti-retour (27), de telle facçon qu'il peut être déplacé dans l'antichambre de vis (5), en synchronisme avec la vis de plastification (13) et le système anti-retour (27). 2. - Unité de plastification et d'injection selon la revendication 1, caractéris6e en ce que le tamis filtrant (28) est monté de manière amovible. 3. - Unité de plastification et d'injection selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la vis de plastification (13) peut être déplacée, conjointement avec le cylindre de vis (14), dans l'antichambre de vis (5). 4. - Unité de plastification et d'injection selon la revendication 3, caractérisée en ce que le tamis filtrant (28) et le système anti-retour (27) sont maintenus par le cylindre de vis (14) dans une position définie devant l'extrémité (20) de la vis de plastification (13) tournée vers l'antichambre de vis (5). 5. - Unité de plastification et d'injection selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le cylindre de vis (14) porte à son extrémité tournée vers l'antichambre de vis (5), un élément rapporté (21) en forme de chapeau conformé en tête de piston du système de piston-cylindre formé par le cylindre de vis (14) et l'antichambre de vis (5) et destiné à l'injection du matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié dans une ou plusieurs cavités de moule, lequel élément rapporté est couplé de manière amovible avec le cylindre de vis (14), maintient à rintérieur le tamis filtrant (28) et le système anti-retour (27) dans la position prédéterminée en avant de l'extrémité (20) de la vis de plastification (13) tournée vers l'antichambre de vis (5), et présente une ouverture de sortie (23) pour le matériau de caoutchouc ou de matière plastique plastifié, dirigée vers l'antichambre de vis (5). 6. - Unité de plastification et d'injection selon la revendication 5, caractérisée en ce que, à l'intérieur de l'élément rapporté (21) en forme de chapeau, le tamis filtrant (28) est positionné uniquement par des butées adéquates entre le système anti-retour (27), l'élément rapporté (21) en forme de chapeau et l'extrémité la plus proche du cylindre de vis (14). 7. - Unité de plastification et d'injection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le tamis filtrant (28) est constitué de plusieurs treillis (33) en fil métallique disposés les uns derrière les autres et maintenus dans la disposition prédéterminée par un cadre de construction adéquate. 8. - Unité de plastification et d'injection selon la revendication 7, caractérisée en ce que le cadre est constitué de deux montures (30, 31) en forme de plaques munies d'ouvertures (28) convenables, lesquelles reçoivent dans un évidement commun (32) les treillis (33) en fil métallique et sont assemblées avec ceux-ci au moyen d'éléments de raccordement (34) bien connus, par exemple des vis ou des boulons, pour constituer un bloc en forme de paquet.