Brevet FR2893529A1 — publié le 20070525

L'invention concerne le domaine technique de l'injection compression selon laquelle une quantité dosée de matière plastique à l'état fondu est, d'abord, injectée dans l'empreinte d'un moule incomplètement fermé, puis cette matière est répartie dans l'empreinte en utilisant la force de fermeture du moule. Cette opération nécessite une pression de valeur bien inférieure à celle habituellement nécessaire pour réaliser le moulage par la seule injection dans l'empreinte. Cette technique de fabrication de pièces moulées met en oeuvre un moule en plusieurs parties, à savoir au moins une matrice avec une empreinte en creux et au moins un poinçon venant contre la matrice selon un plan de fermeture. Sur une presse chacun de ces éléments est relié à des moyens aptes à les déplacer par rapport à l'autre et dans les deux sens. L'injection compression permet de réduire la puissance des presses utilisées pour obtenir des pièces moulées, et, à puissances de presse égales, d'obtenir des pièces plus complexes ou de plus grandes surfaces. L'injection compression permet aussi, avec certaines matières, telles que le polypropylène et le polyéthylène, de diminuer les problèmes de retassures et d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces. Malgré ces avantages, ce procédé de fabrication à une application qui est limitée aux pièces de forme générale plane ou faiblement incurvée, ayant un contour limité et une faible épaisseur, en particulier, pour éviter les inconvénients consécutifs aux fuites de matière plastique s'insérant entre les éléments et qui forment des bavures ou barbes nécessitant des opérations supplémentaires d'ébarbage. Ce problème est d'autant plus complexe que lors de la phase de compression il faut prévoir une zone dite de compression ou d'étanchéité laissant passer l'air contenu dans l'empreinte mais ne laissant pas passer la matière plastique à l'état visqueux. L'état de la technique fournit de nombreuses solutions dont l'une consiste à limiter le jeu fonctionnel entre poinçon et matrice à quelques centièmes de millimètre, mais cela nécessite de maintenir ce jeu sur toute la longueur de la course de coulissement de la matrice sur le poinçon, ce qui est très difficile et très coûteux en main d'oeuvre qualifiée affectée à la réalisation des pièces de moule, sans certitude de ne pas obtenir de trace sur la pièce. Pour remédier à cela, dans le moule du document EP 0927 618 et comme montré à la figure 1 annexée, la zone d'étanchéité E est réalisée dans un corps annulaire 2 qui est monté coulissant sur la périphérie du poinçon 3 mais qui, pendant l'injection et la compression, est lié mécaniquement à la matrice 4 par des moyens de liaison rigide 5-6 empêchant la matière de fuir par le plan de fermeture F entre matrice 4 et corps tubulaire 2. Or, lors de la fermeture d'un tel moule 2, 3, 4, pour assurer la répartition de la matière M préalablement injectée dans l'empreinte 7, la pression T communiquée à la matière contenue dans la partie D de l'empreinte qui déborde latéralement du poinçon 3 se reporte sur le corps tubulaire d'étanchéité 2 et tend à l'écarter de la matrice de part et d'autre du plan de fermeture, en permettant la formation d'une bavure ou, au moins, d'une marque sur la pièce. L'invention à pour objet de remédier à cet inconvénient en éliminant les effets de la pression de compression sur le corps annulaire d'étanchéité, tout en limitant la longueur des portées coulissantes ayant un jeu fonctionnel réduit, pour faciliter la fabrication et l'assemblage des composants du moule et réduire le temps et les coûts de fabrications. A cet effet dans le moule selon l'invention, la limite périphérique du poinçon coïncide avec la limite périphérique de l'empreinte dans la matrice, tandis que la zone d'étanchéité ménagée dans le corps d'étanchéité est traversée par le plan de fermeture entre matrice et poinçon. Cet aménagement est très important car en disposant la zone d étanchéité exclusivement sur la périphérie du poinçon, il permet de disposer autour de ce poinçon et dans le plan de fermeture du moule, divers accessoires, tels que des chariots porte noyau qui, jusqu'à présent, ne pouvaient pas être utilisés dans un moule d'injection compression. Dans une forme d'exécution de l'invention, la zone d'étanchéité est définie par des barrettes disposées dans un logement du corps annulaire entourant l'ouverture pour le poinçon, ces barrettes étant réparties les unes à la suite des autres en formant une ceinture continue venant en contact glissant contre le poinçon et dont la face sommitale délimite le plan de joint. Ces barrettes facilitent la fabrication des moyens d'étanchéité, et permettent d'avoir recours à des matériaux plus résistants à l'usure, tels que métal traité en surface. Avantageusement, chacune des barrettes est fixée sur le fond du logement continu avec possibilité de glissement en direction du poinçon sous 35 l'action de moyens de poussée. Grâce à cela, chaque barrette est autoréglable et compense seule et automatiquement les défauts étanchéité pouvant se produire. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution d'un moule selon l'invention. Figure 1 est une vue en coupe montrant les différents composants d'une forme d'exécution d'un moule de l'état de la technique; Figures 2 à 5 sont des vues en coupe d'un moule selon l'invention, respectivement : - lorsque les composants du moule sont superposés, - quand ces composants sont assemblés et le moule fermé et verrouillé, - quand les composants sont en position d'injection de la matière fondue et, - en fin de phase de compression, avant ouverture par écartement des composants. Figure 6 est une vue partielle en coupe et en perspective, d'une forme de réalisation d'une matrice, Figures 7 et 8 sont des vues partielles de coté et en coupe de deux forme de réalisations des moyens de poussée des barrettes d'étanchéité, quand le moule est, respectivement en position d'injection et en position de début de compression. Dans la description qui suit, les références des éléments du moule selon l'invention sont majorées de 10 par rapport à celles du moule de l'état de la technique, représenté figure 1, tandis que les éléments nouveaux sont référencés à partir de 20. Ainsi, le poinçon 13 coopère avec une matrice 14 avec laquelle il forme une empreinte 17 et avec un corps annulaire d'étanchéité 12 coulissant sur lui par un alésage 20. Les moyens de liaison rigide entre la matrice 14 et le corps 12 comprennent des doigts cylindriques 15 saillant de la matrice et pénétrant dans des alésages 21 du corps 12. Chaque doigt 15 comporte une gorge 22 pouvant recevoir un verrou 16 qui, schématisé aux figures 3 à 5, coulisse dans un alésage 23 sous l'action de moyens de commande, non représentés, pouvant être mécaniques, pneumatiques, hydrauliques ou électriques. Au moins Un canal 24 d'alimentation de la matière est ménagé soit dans la matrice 14, comme représenté, soit dans le poinçon 13. De façon connue, lorsque les éléments du moule sont placés sur les plateaux d'une presse, non représentée, le moule est d'abord amené en position de fermeture totale, montrée à la figure 3, afin que le corps 12 soit lié rigidement à la matrice 14, puis les éléments matrice 14 et poinçon 13 sont écartés jusqu'à leur position d'injection, montré en 25 à la figure 4. Après injection de la matière M dans l'espace 25 ainsi créé, le moule passe en phase de compression et est donc à nouveau amené en position de fermeture, ce qui permet d'utiliser la force de fermeture du moule pour répartir la matière dans l'empreinte 17, comme montré figure 5. Selon l'invention, et comme le montre bien la figure 2, la limite périphérique 13a, et ici le diamètre du poinçon 13, coïncide avec la limite 10 périphérique 17a de l'empreinte 17. Grâce à cela, lorsque le moule est dans la phase de compression de la matière et passe de la position de figure 4 à celle de figure 5, la pression exercée sur la matière ne sollicite pas directement le corps tubulaire 12, ce qui réduit considérablement les problèmes d'étanchéité dans la zone E entre corps 15 12 et poinçon 13. Suivant une autre caractéristique de l'invention, et comme montré figure 3, cette zone d'étanchéité E est traversée par le plan de fermeture F, entre la matrice 14 et le poinçonl3. Dans la forme d'exécution représentée, le plan de fermeture passe au sommet du corps annulaire 12. La figure 6 montre 20 qu'il en suit les variations de niveau afin de garantir la même qualité d'étanchéité sur la périphérie de l'empreinte. Cet aménagement est très important en pratique, puisqu'il permet de disposer dans ce plan divers noyaux et chariots porte noyaux augmentant les possibilités de moulage par injection compression. 25 Dans la forme représentée, l'étanchéité est assurée par des barrettes 26 disposées dans un logement 27 du corps 12 entourant l'ouverture 20 pour le poinçonl3. La figure 6 montre que chaque barrette 26 a une forme qui dépend de celle de l'empreinte et suit parfaitement son contour. Elle est réalisée en 30 métal et présente une face active qui est traitée pour résister à l'usure du frottement contre le poinçon, à chaque cycle de moulage. La figure 8 montre que chaque barrette 26 à une hauteur H qui est supérieure à la différence C entre les écartements du poinçon et de la matrice quand ils sont dans la position qu'ils occupent lors de l'injection, montrée à la 35 figure 4, et celle qu'ils occupent en fin de phase de compression, montrée à la figure 5. Dans la forme d'exécution des figures 2 à 6, les barrettes 26 sont disposées en contact bout à bout, à la suite les unes des autres en formant une ceinture continue, et sont fixées rigidement par des tire fonds 28 contre le fond du logement 27 et, éventuellement contre sa paroi latérale, en les calant de manière que leur face définissant la zone E vienne en contact de frottement avec le poinçon 13. Dans la forme d'exécution des figures 7 et 8, les barrettes assurent une étanchéité autorèglable. A cette fin, chaque tire fond 128 est épaulé et traverse la barrette 26 par des alésages 29 et 30 de plus grands diamètres que celui du fut et de la tête de ce tire fond et permettant à la barrette de glisser pour venir en appui contre la périphérie du poinçon 13, sous l'action de moyens de poussée. Ces moyens peuvent être constitués par un ressort hélicoïdal 32, comme montré figure 7, ou par le piston 33 d'un cylindre 34, pneumatique ou hydraulique, montré figure 8. Cette dernière solution est particulièrement intéressante puisqu'elle se met en place en début de cycle, en même temps que les vérins auxiliaires régissant les mouvements des éléments du moule, et compense automatiquement les dilatations et les usures, en garantissant ainsi la constance de l'étanchéité obtenue, cette étanchéité restant réglable par modification de la pression s'exerçant sur les barrettes. La combinaison des différentes caractéristiques du moule selon l'invention, réduit considérablement les problèmes d'étanchéité au plan de fermeture du moule et entre poinçon et matrice. Elle permet d'améliorer la qualité des pièces obtenues, de réaliser des pièces plus encombrantes et plus complexes. L'invention qui concerne l'amélioration de l'étanchéité est indépendante du nombre de composants de chacun des éléments du moule, de leur forme et de leur organisation interne. Elle est aussi indépendante de la matière utilisée pour le moulage, celle ci pouvant être thermoplastique, thermodurcissable, avec ou sans inclusions diverses, et, voir même, métallique. REVENDICATIONS 1. Moule d'injection compression comprenant : - au moins une matrice (14) en une ou plusieurs pièces définissant la partie en creux de l'empreinte (17) de la pièce à réaliser, - au moins un poinçon (13) complétant l'empreinte de la pièce à fabriquer, - un corps annulaire d'étanchéité (12) entourant le poinçon (13), monté coulissant sur lui et comportant une zone d'étanchéité E coopérant avec ce poinçon, - et des moyens (15-16) pour lier rigidement le corps d'étanchéité (12) à la matrice (14), au moins de la phase d'injection à la phase de compression, caractérisé en ce que la limite périphérique (13a) du poinçon (13) coïncide avec la limite périphérique (17a) de l'empreinte (17) dans la matrice (14), tandis que la zone d'étanchéité E ménagée dans le corps d'étanchéité (12) est traversée par la plan de fermeture F entre matrice et poinçon. 2. Moule selon la revendication 1 caractérisé en ce que la zone d'étanchéité E est définie par des barrettes (26) disposées dans un logement (27) du corps annulaire (12) entourant l'ouverture (20) pour le poinçon (13), ces barrettes (26) étant réparties les unes à la suite des autres en formant une ceinture continue venant en contact glissant contre le poinçon (13) et dont la face sommitale délimite le plan de fermeture F. 3. Moule selon l'ensemble de revendications 1 et 2 caractérisé en ce que chacune des barrettes (26) est fixée sur le fond du logement continu (27) avec possibilité de glissement en direction du poinçon (13) sous l'action de moyens de poussée (32 ou 34). 4. Moule selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens de poussée sont constitués par des ressorts (32). 5. Moule selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens 30 de poussée sont constitués par des poussoirs (33) pneumatiques ou hydraulique. 6. Moule selon la revendication 3 caractérisé en ce que chacune des barrettes (26) à une hauteur H qui est supérieure à la différence C entre les écartements du poinçon et de la matrice quand ils sont en position 35 d'injection et dans la position de fin de phase de compression.