Brevet FR2794398A1 — publié le 20001208

L'invention concerne un procédé de moulage et un dispositif de moulage pour mouler une série de pièces identiques constituées chacune d'au moins deux matières plastiques comprenant une matière de peau recouvrant (entourant) une matière de coeur. Dans ce contexte, on connaît déjà en particulier un procédé de moulage par injection de telles matières dans un moule comprenant une cavité de moulage, au moins un canal d'amenée des matières plastiques communiquant avec la cavité de moulage et au moins deux cavités annexes communiquant également avec la cavité de moulage, dans lequel procédé: a) de préférence, on établit dans le moule une température prédéterminée, b) on apporte la matière de peau (dans un état fluidifié) jusque dans la cavité de moulage, avec une force de propulsion, c) on y brasse cette matière de peau en lui appliquant des forces de déplacement, en utilisant pour cela des moyens de poussée situés dans les cavités annexes, dans lesquelles on fait pénétrer ladite matière de peau et où on déplace séquentiellement ces moyens de poussée, d) on interrompt le brassage de la matière de peau, e) on injecte jusque dans la cavité de moulage la matière de coeur, à l'intérieur de la matière de peau, en assurant un recul des moyens de poussée dans les cavités annexes, f) on laisse refroidir la pièce obtenue et on la démoule, g) on réitère le cycle des étapes a) à f) pour obtenir une autre pièce identique à la précédente. Un tel procédé est notamment décrit dans FR-A-2 763 275. Des problèmes demeurent encore malgré tout, liés spécifiquement à la réalisation de telles pièces plastiques comprenant une matière de peau et une matière de coeur. Le premier problème révélé est qu'il faut impérativement éviter le mélange des matières et qu'il ne suffit pas pour cela d'arrêter le brassage de la matière de peau lorsque l'on injecte la matière de coeur. Ainsi, malgré cette précaution, il a été constaté que l'on se retrouvait dans certains cas avec un mélange de matière de peau et de matière de coeur en un endroit proche de la surface extérieure où l'on ne devait trouver que de la matière de peau, et ce, dans des pièces réalisées plusieurs cycles de moulage après le premier cycle d'obtention de la première pièce "bi-matière". Un autre problème constaté concerne la qualité en particulier de la matière plastique de peau eu égard à l'orientation des fibres de matière, à l'élimination des lignes de soudure et à l'augmentation de rigidité, qualités mises en avant par les premiers promoteurs du brassage d'une matière plastique dans un moule (voir notamment GB-A-2 299 780). Or, il a été constaté, en relation avec la présente invention, que deux critères permettent d'améliorer, voire de résoudre les deux problèmes énoncés ci-avant de mélange des matières et de difficulté à atteindre une qualité optimale en particulier de la matière de peau, à savoir: h) interdire toute entrée de matière de coeur dans les cavités annexes lors de l'étape e) d'un cycle de moulage, i) et, lors des étapes b) et c) d'un cycle d'étapes postérieures au premier cycle, agir en synergie sur les séquences de mouvements des moyens de poussée dans leurs cavités annexes, et coordonner ces séquences avec la propulsion de la matière de peau dans le moule, pour renouveler (une partie au moins de) la matière de peau emmagasinée dans les cavités annexe, lors d'un cycle d'étapes a) à f) précédent. L'invention s'est en outre attachée à définir deux manières plus particulièrement privilégiées pour participer à ce renouvellement du contenu des cavités annexes, au fur et à mesure des cycles de moulage, à savoir : - agir, lors des étapes b) et/ou c) précitées, en synergie sur les séquences de mouvement des moyens de poussée en prévoyant pour cela plus de deux moyens de poussée en mouvement dans leurs cavités annexes correspondantes et en établissant un décalage de phase dans les mouvements de ces moyens de poussée, - et/ou agir sur les mêmes séquences en expulsant une partie au moins de la matière de peau emmagasinée dans la cavité annexe correspondante au plus tard au moment du passage, devant l'entrée de cette cavité, du flux de matière de peau propulsé lors de l'étape b). En complément, voire en alternative, à ce qui précède et dans le même but d'assurer les performances recherchées pour la pièce finale, une autre caractéristique de l'invention conseille, lors de l'étape i) précitée et à partir d'une position avancée d'un piston (moyen de poussée) donné dans sa cavité annexe correspondante, de réaliser un recul de ce piston dans sa cavité annexe, uniquement après que le front de matière de peau propulsé lors de l'étape b) aura dépassé l'entrée de la cavité annexe correspondante. Concernant maintenant l'interdiction d'entrée de la matière de coeur dans les cavités annexes, l'invention conseille plus particulièrement dans ce but les deux solutions pratiques suivantes : - on contrôle le recul des moyens de poussée dans les cavités annexes qui leur correspondent - et/ ou on agit sur l'un au moins des paramètres suivants : pression d'injection de la matière de coeur dans le moule, quantité de matière de coeur injectée, temps d'injection, température du moule dans les zones proches des cavités annexes (ceci éventuellement donc en coordination avec le recul des moyens de poussée dans ces cavités annexes). Une description plus détaillée de l'invention va maintenant être fournie en relation avec les dessins annexés donnés à titre d'exemple, et dans lesquels : La figure 1 correspond à la coupe verticale selon la ligne I-I de la figure 3, complétée, la figure 2 est une vue de détail agrandie de la buse unique à deux canaux concentriques montrée sur la figure 1 pour injecter les matières de peau et de coeur (sandwich), la figure 3 est une vue schématique de dessus à plus petite échelle du moule montré sur la figure 1. Sur la figure 1 tout d'abord, on voit un moule d'injection 1 pour la réalisation d'une pièce en matières plastiques. Le moule 1 comprend un plateau fixe 3 et un plateau mobile 5 définissant entre eux une cavité 7 de moulage de la pièce. Deux têtes d'injection 9, 11 permettent d'injecter dans la cavité de moulage 7 une matière de peau 10 puis une matière de coeur 20. Les deux têtes d'injection 9, 11 communiquent par les canaux 13, 15 avec une buse unique d'injection 17 que l'on voit plus en détail sur la figure 2. La buse 17 comprend un canal central 19 pour la matière de coeur 20 et un canal annulaire 21 qui entoure la canal central 19 pour l'injection de la matière de peau 10. On aura compris que le canal annulaire extérieur 21 communique avec le canal 13 de la tête d'injection 9, tandis que le canal central 19 communique avec le canal 15 de la tête 11. La matière de peau peut être du polyéthylène ou du polypropylène, tandis que la matière de coeur peut être un mélange de plusieurs matières plastiques "recyclées". Il s'agit de toute façon de deux matières thermo-plastiques. Chacun des canaux 19, 21 communique avec la cavité de moulage 7, de préférence sans interposition d'un canal formé dans le moule, permettant ainsi d'obtenir une pièce "sans carotte". La buse 17 et donc ses canaux 19, 21 sont équipés de clapets anti- retour (non représentés) interdisant toute remontée de matière dans la buse, pendant le moulage. On notera également qu'avantageusement le canal central débouchera à l'intérieur de la cavité de moulage 7, à l'endroit de son orifice terminal 19a, tandis que l'orifice terminal 2la du canal annulaire d'injection de la matière de peau viendra avantageusement de niveau avec la surface correspondante 7a de limitation locale de la cavité 7. Sur les figures 1 et 3, on peut constater que la cavité de moulage 7 communique en outre avec des cavités annexes 23a, 23b, 23c, 23d qui vont être utilisées pour le brassage de la matière de peau 10 dans la cavité 7. Chacune de ces cavités communique avec la cavité 7 dans le plan (schématisé par la ligne 25 sur la figure 1) de jonction des deux parties de moule 3, 5, sur la partie périphérique concernée de la cavité 7. Comme on le voit sur la figure 3 où les cavités annexes sont uniquement schématisées grossièrement ces dernières sont disposées par groupe de deux, sur deux côtés opposés du moule, sans se faire face. Ces cavités annexes 23a, ..., 23d sont en fait en l'espèce des cylindres dans chacun desquels se déplace un piston ou vérin hydraulique 27 (figure 1). Des moyens de chauffage assurent un chauffage des parois des cavités annexes 23a,... 23d. Le chauffage de ces cavités annexes est tel que la matière de peau qu'elles vont contenir va être maintenue en permanence, dans ces cavités, à l'état de matière fluide (température de fusion) en particulier pendant le brassage, puis entre deux cycles successifs de moulage d'une pièce). Le repère 29 schématise ces moyens de chauffage dans leur ensemble. Les moyens de maintien en température de la cavité de moulage 7 niont par contre pas été représentés. La température du moule (cavité 7) est typiquement comprise entre 20'C et 80'C. Une fois l'environnement de la cavité 7 à cette température, la matière plastique de peau (portée à sa température de fluidification) est tout d'abord apportée jusque dans cette cavité, avec une force de propulsion en l'espèce assurée par la tête d'injection 9 et la vis d'injection traditionnelle 9a qui lui correspond. Une quantité de matière de peau 10 supérieure à celle requise pour la réalisation de la pièce finie est injectée par le canal 21. Dès avant la fin de cette injection, le brassage de cette matière peut débuter par mise en mouvement des pistons 27, au fur et à mesure du remplissage des cavités annexes qui leurs correspondent (on voit sur la figure 3 que toutes ces cavités annexes ne sont pas à la même distance de la buse d'injection 17). Les mouvements de va et vient séquentiels des pistons dans leurs cylindres appliquent à cette matière de peau des forces de déplacement dans la cavité 7 où pénètre périodiquement une partie de cette matière de peau, poussée par l'action d'un autre piston, voire par la pression d'injection tant que les conditions prédéterminées d'injection n'ont pas été atteintes (quantité, durée(s) en relation avec la (les) pression(s) d'injection prédéfinie(s . Les oscillations de brassage de la matière de peau pourront en particulier correspondre aux informations fournies en page 2 ligne 31 - page 3 ligne 7, ou encore en page 3 lignes 23 à 31 de EP-A-191 623. Le nombre, la disposition (y compris éventuellement l'orientation angulaire) et le fonctionnement séquentiel des pistons les uns par rapport aux autres et des cavités annexes qui leur correspondent ont été définis pour permettre donc un renouvellement d'une partie au moins de (et de préférence de toute, au moins au bout d'un certain nombre de cycles de moulage) la matière de peau qui y a été emmagasinée lors d'un cycle de moulage précédent, ce renouvellement de matière devant intervenir pendant la phase d'injection de la matière de peau et/ou pendant le brassage de cette matière, c'est-à-dire de toute façon avant l'étape suivante d'injection de la matière de coeur 20 (étape au cours de laquelle le mouvement alternatif des pistons est interrompu afin d'éviter le mélange des matières coeur/peau). Pour atteindre cet objectif, on peut tout d'abord assurer un décalage de phase entre tous les pistons 27, de sorte que, les cavités annexes étant supposées toutes de même volume, aucune ne contient la même quantité de matière au même moment, pendant le cycle d'injection ou de brassage. Avec quatre cavités annexes comme envisagé, on pourra en particulier assurer un décalage de phase d'un quart de cycle des mouvements d'avance/recul des pistons entre deux cavités annexes successives prises dans l'ordre 23a, 23b, 23c, 23d, de manière à favoriser ainsi le renouvellement de matière par un mouvement "tournant". En fait, ce qu'il faut éviter est que chaque phase d'expulsion de la matière par un piston hors d'une cavité soit suivie, lors de la phase suivante "d'aspiration" dans la même cavité, par une pénétration de la même matière plastique que celle qui s'y trouvait déjà. Dans ce but, il est conseillé d'utiliser, à titre complémentaire ou d'alternative, l'effet bénéfique du flux de matière de peau lors du remplissage de la cavité de moulage. Aussi, en alternative ou en complément au décalage de phase des pistons, on expulsera, pour la première fois du cycle de moulage considéré, de préférence toute la matière de peau emmagasinée dans la cavité annexe considéréel avant (avantageusement juste avant) que le front de matière de peau propulsé par la vis d'injection 9a atteigne l'entrée de la cavité annexe en cause. Ensuite, on diffèrera de quelques secondes le mouvement ultérieur de recul du piston dans cette cavité (en contrôlant en outre sa vitesse de recul, si nécessaire) pour remplir chaque cavité annexe après que le flux de matière de peau "nouvelle" aura déjà entraîné avec lui le contenu de la cavité annexe qu'il vient de dépasser. A noter que dans cette phase "de brassage de la matière de peau", les cavités annexes doivent conserver une capacité de remplissage suffisante pour accueillir un surcroît de matière de peau lorsque l'on va injecter la matière de coeur (équilibre moyen au tiers du volume maximum par exemple, pendant cette phase de "brassage"). Ceci réalisé, on va alors injecter la matière (fluidifiée) de coeur, à partir de la buse centrale pénétrante 19. La différence entre la pression d'injection et la contre-pression des pistons 27 (force de retenue des vérins) est telle qu'elle fait reculer, avec une vitesse si nécessaire contrôlée, certains au moins des pistons, de manière à laisser ce coeur se répartir à l'intérieur de la peau, dans la cavité 7. Comme pour la mise en oeuvre des recommandations précédentes, des réglages et l'utilisation de capteurs (de mouvement thermiques, dynamométriques, ... ) doivent permettre à l'homme du métier d'obtenir les conditions de fonctionnement appropriées. Pour empêcher le coeur 20 de pénétrer dans les cavités annexes, des moyens de contrôle/ coordination 30 permettent de coordonner les mouvements à la fois des pistons 27 et des vis des têtes d'injection 9, 11 et d'agir en synergie sur eux. Ces moyens de contrôle/coordination comprennent un logiciel de commande et sont liés électriquement aux éléments 9, 11, 27 sur lesquels ils doivent agir. Le logiciel est associé à des moyens informatiques et à une logique de commande connus en termes de matériels. Ainsi, pour interdire toute entrée de matière de coeur 20 dans les cavités annexes 23a,..., 23d, on va pouvoir agir à la fois sur les conditions d'injection de cette matière de coeur à partir de la tête 11 (pression d'injection, temps d'injection, temporisation, profil d'injection - c'est-à-dire variation éventuelle dans le temps de la pression d'injection au cours du cycle d'injection - et quantité de matière injectée) et/ou sur le profil de la contrepression exercée par chaque piston 27. Une liaison complémentaire (31a, 31b, 31c) avec les moyens de commande de la température du moule (moyens d'induction 29, ... ) autorise une action complémentaire pour, en particulier lors de l'injection de la matière de coeur, accroître la viscosité (par diminution de la température) de la matière de peau dans les zones de la cavité de moulage adjacentes à l'entrée des cavités annexes 23a, ... 23b, augmentant ainsi la pression nécessaire à tout déplacement de matière (et en particulier de matière de coeur) vers ces cavités, à ce moment. Là encore, des essais préparatoires doivent permettre à l'homme du métier de régler les éléments concernés de la machine. A noter qu'un autre moyen pour interdire l'entrée du coeur dans les cavités annexes pourrait consister à utiliser des obturateurs à l'entrée de chacune de ces cavités, les obturateurs étant fermés au moment où la matière de coeur s'approche à proximité immédiate de l'entrée en cause. Revendications 1. Procédé de moulage par injection, pour mouler une série de pièces constituées chacune d'au moins deux matières plastiques comprenant une matière de peau (10) recouvrant une matière de coeur (20), dans un moule comprenant une cavité (7) de moulage des pièces, au moins un canal (13, 15) d'amenée des matières plastiques communiquant avec la cavité de moulage et au moins deux cavités annexes (23a, ..., 23d) communiquant également avec la cavité de moulage, dans lequel procédé: a) on apporte la matière de peau (10) jusque dans la cavité (7) de moulage, avec une force de propulsion et à une température déterminée, b) on y brasse cette matière de peau en lui appliquant des forces de déplacement en utilisant pour cela des moyens de poussée (27) situés dans les cavités annexes, dans lesquelles on fait pénétrer ladite matière de peau et où on déplace séquentiellement ces moyens de poussée, c) on interrompt le brassage de la matière de peau, d) on injecte jusque dans la cavité de moulage la matière de coeur (20), à l'intérieur de la matière de peau, en assurant un recul des moyens de poussée (27) dans les cavités annexes, e) on laisse refroidir la pièce obtenue et on la démoule, f) on réitère le cycle des étapes a) à c) pour obtenir une autre dite pièce, caractérisé en ce que : g) lors de l'étape d), on interdit toute entrée de matière de coeur (20) dans les cavités annexes (23a, ... 23d), h) et, lors des étapes a) et b) d'un cycle d'étapes postérieur au premier cycle, on agit en synergie sur les séquences de mouvements des moyens de poussée (27) dans leurs cavités annexes, et on coordonne ces séquences avec la propulsion de la matière de peau dans le moule (1) pour renouveler une partie au moins de la matière de peau emmagasinée dans les cavités annexes, lors d'un cycle d'étapes a) à e) précédent. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors des étapes a) et/ou b), on agit en synergie sur les séquences de mouvements des moyens de poussée (27) en prévoyant plus de deux moyens de poussée en mouvement dans leurs cavités annexes correspondantes et en établissant un décalage de phase dans les mouvements de ces moyens de poussée, de sorte à favoriser ainsi un mouvement d'entrainement dans la cavité de moulage (7) de la matière de peau emmagasinée précédemment dans les cavités annexes. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lors des étapes a) et/ ou b), on agit en synergie sur les séquences de mouvement des moyens de poussée (27) en expulsant pour la première fois du cycle de moulage considéré une partie au moins de la matière de peau emmagasinée dans la cavité annexe correspondante (23a, ... 23d), au plus tard au moment du passage, devant l'entrée de cette cavité, du flux de matière de peau propulsé lors de l'étape a) de ce cycle. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l'étape h) et à partir d'une position avancée du moyen de poussée (27) dans sa cavité annexe, on réalise un recul de ce moyen de poussée permettant un remplissage au moins partiel de sa cavité (23a, ..., 23d), uniquement après que le front de matière de peau propulsée lors de l'étape a) ait dépassé l'entrée de cette cavité annexe. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on interdit l'entrée de la matière de coeur (20) dans les cavités annexes en contrôlant le recul desdits moyens de poussée (27) dans les cavités annexes qui leur correspondent. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on interdit l'entrée de la matière de coeur (20) dans les cavités annexes en agissant sur l'un au moins des paramètres suivants : pression d'injection de la matière de coeur dans le moule, quantité de matière de coeur injectée dans le moule, temps d'injection, température du moule dans les zones proches des cavités annexes, ceci éventuellement en coordination avec le recul des moyens de poussée (27) dans leurs cavités annexes. 7. Dispositif de moulage, pour mouler une pièce constituée d'au moins deux matières plastiques comprenant une matière de peau (10) recouvrant une matière de coeur (20), le dispositif comprenant: - une cavité (7) de moulage de la pièce, - au moins un canal (13,15) d'amenée des matières plastiques communiquant avec la cavité de moulage, - au moins deux cavités annexes (23a,..., 23d) communiquant également avec la cavité de moulage, ces cavités annexes renfermant des moyens de poussée (27) mobiles dans les cavités, - des premiers moyens (19, 9a, 21) d'apport de la matière de peau communiquant avec le canal (Pun des canaux) d'amenée de cette matière, - des seconds moyens (11, 19) d'injection de la matière de coeur communiquant avec le canal (Pun au moins des canaux) d'amenée de la matière de coeur, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (30) de contrôle coordonné reliés aux moyens (9, 21) d'apport de la matière de peau, aux moyens d'injection (11, 19) de la matière de coeur et aux moyens de poussée (27) dans les cavités annexes, pour interdire toute entrée de matière de coeur dans ces cavités annexes (23a, ..., 23d), pour agir en synergie sur les séquences de mouvement de ces moyens de poussée et pour également coordonner ces séquences avec la propulsion de la matière de peau (10) dans le moule afin de renouveler une partie au moins de cette matière de peau emmagasinée dans les cavités annexes, lors d'un cycle de moulage d'une pièce postérieur au premier cycle de moulage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle coordonné (30) agissent pour interdire la pénétration de la matière de coeur dans les cavités annexes en contrôlant la contre-pression exercée par les moyens de poussée (27) dans les cavités annexes vis-à-vis de la pression exercée vers eux par la matière de coeur injectée dans la cavité de moulage (7).