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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE MOULAGE DE MATIERES PLASTIQUES, PAR
INJECTION.
Un procédé connu d'injection de matière plastique dans un moule consiste à refouler la matière plastique fondue à travers un orifice pratiqué dans le moule, par pression d'un piston sur une masse de matière premié- re pulvérulente ou granuleuse logée dans un cylindre pourvu de moyens de chauffage qui portent la température de la matière première depuis la température ambiante au contact du piston, jusqu'à la température convenable au voisinage de l'orifice pour que la matière fondue par cette élévation ,de température puisse être injectée.
La pression du piston s'exerçant sur la matière pulvérulente ou granuleuse, il en résulte une perte de charge considérable d'un bout à l'autre du cylindre, de sorte que, pour obtenir la pression d'injection convenable dans le moule, il faut exercer sur le piston une pression beaucoup plus forte que la pression obtenue à l'orifice d'injection.
Ce procédé ne permet pas un dosage précis d'injection de matière, c'est-à-dire qu'il est impossible d'injecter à une pression et vitesse constantes la stricte quantité de matière correspondant au volume du moule.
En effet, la matière plastique en fusion ne commence à s'écouler,lentement, qu'après une certaine compression de l'ensemble de la matière pulvérulente puis elle s'écoule avec une vitesse et une pression accélérées.
On voit tout de suite que, par ce procédé, la matière pénétrant dans le moule froid, c'est-à-dire de la température ambiante, avec une vitesse faible au départ,, se gélifie dans une certaine mesure de sorte qu'il est nécessaire, pour poursuivre l'injection, d'appliquer sur le pis-
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ton des pressions considérables afin de vaincre la résistance due à cette gélification et d'obtenir un moulage correct.
Ces difficultés sont d'autant plus sensibles que les pièces sont de plus faible épaisseur, car leur refroidissement dans le moule est alors presque instantané.
Le procédé faisant l'objet de l'invention évite ces inconvénients et apporte des avantages remarquables au moulage par injection.
Dans son principel, ce procédé est caractérisé essentiellement par le fait que la matière première accédant à l'état fondu dans un pot d'injection est injectée dans le moule par Inaction d'un piston qui est noyé dans cette matière,.fondue, de telle sorte que la face active de ce piston plonge exclusivement dans une masse non pas granuleuse ou pulvérulente, mais possédant une fluidité telle que l'injection puisse s'effectuer très rapidement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, des moyens sont prévus pour interrompre, pendant le temps d'injection, la communication entre le récipient de fusion et le cylindre dans lequel se meut le piston d'injection, l'ensemble piston-cylindre constituant une pompe alimentée en matière plastique fondue par ledit récipient,lequel constitue un puits de fusion qui surmonte le pot d'injection.
Enfin, une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que la matière première,granuleuse ou pulvérulente, déposée dans une trémie ou équivalent monté sur ledit puits de fusion, est introduite et refoulée dans celui-ci par 15action d'un piston totalement indépendant du.piston d'injection,
On décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Dans cet exemple, l'alimentation du corps de pompe en matière fondue s'effectue à travers le piston d'injection lui-même. Ce dispositif est représenté schématiquement en coupe longitudinale par les figures 1, 2 et 3, en trois temps différents de son fonctionnement.
Avec référence à la figure 1 :
Le dispositif comporte un pot d'injecticn 1 percé, à la base, d'un orifice d'injection 2. Dans le pot 1 est mobile -un piston d'injection 3 commandé par une tige 4. Une ou plusieurs résistances électriques., 5, assurent le chauffage du pot 1, ainsi que d'un puits 6 qui le surmonte et qui est alimenté en matière plastique par une trémie 7 entourant l'orifice supérieur du puits. La matière contenue dans la trémie 7 est introduite dans le puits 6 par un piston 8 totalement indépendant du piston 3.
L'unique fonction de ce piston 8 est de pousser la matière plastique vers le fond du puits 6 et d'empêcher des voûtes de matière de se former dans la zone où celle-ci, glissant dans le puits 6, atteint une certaine température et adhère, en raison de son état semi-fondu, à la paroi chauffée du puits.
Les résistances 5 sont convenablement réglées pour que la matière première contenue dans le fond du puits 6 soit à l'état fondu.
Le cylindre 9 du pot 1, dans lequel se meut le piston d'injection 3: peut communiquer avec le puits 6 par des orifices 10a et un canal 10b, pratiqués dans un embout 11 qui termine la tige 4. Sur cet embout, le piston 3 possède une certaine liberté de déplacement axial entre .La tête 12 de l'embout et l'extrémité de la.tige 4.
A la base du cylindre 9, l'orifice d'injection 2 peut être fermé par une tige obturatrice 13 mobile dans un conduit de petit diamètre qui communique avec la chambre 9 par un canal 14.,
D'après la description qui précède, on voit que,selon l'une des caractéristiques essentielles de l'invention, le piston d'injection 3 est
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noyé dans la matière plastique fondue de sorte que la face active 3a de ce piston plonge exclusivement dans cette matière fondue.
Le fonctionnement du dispositif s'effectue comme suit :
Sur la figure 1, le piston 3 occupe sa position haute, prêt à descendre pour l'injection. L'extrémité de la tige 4 vient, au cours de la descente, s'appliquer sur la face supérieure du piston 3, obturant ainsi les orifices 10a. La tige 4 poursuivant sa descente, la matière plastique contenue dans le cylindre 9 se trouve comprimée et refoule par le canal 14, la tige obturatrice 13 démasquant ainsi l'orifice 2. La matière plastique est alors injectée par cet orifice selon la vitesse et la pression exercées sur la tige 4 et, par conséquent, sur le piston 3.
En fin d'injection (figure 2), une quantité dosée de matière a été injectée dans le moule (non représenté), selon la course impartie à la tige 4. Si, à ce moment, on éloigne le moule de l'orifice 2, il se forme à l'extrémité de ce dernier une goutte e plus ou moins importante,comme sur les pots usuels. A la remontée de la tige 4 (figure 3) le piston 3 reste immobile jusqu'à ce que la tête 12 de l'embout 11 le rencontre, c'est-à-dire après ;:La course .0. Le piston 3 remonte alors, @ créant ainsi dans le cylindre 9 une dépression qui détermine à la fois une aspiration de la goutte e et, par le canal 14, une aspiration de l'obturateur 13 (figure 3), lequel se trouve donc automatiquement formé sans qu'il soit besoin d'un ressort de rappel.
La remontée du piston 3 continuant (figure 3), la dépression dans le cylindre 9 aspire dans puits 6 par les orifices 10a-10b une nouvelle charge de la matière plastique fondue.
Il est à observer que la succion est plus importante sur l'obturateur 13 et la goutte e que sur la matière fondue contenue dans la région inférieure du puits 6, grâce à un choix convenable du rapport des surfaces des orifices 10a et de la surface inférieure du piston 3, cette dernière étant beaucoup plus important-*-- que celle correspondant aux dits orifices.
En fin de remontée, le cylindre 9, alimenté par les orifices 10a et le canal 10b, est à nouveau rempli et l'on peut recommencer l'opération d'injection.
Le piston 8, indépendant du piston d'injection 3 et de la tige 4, n'a pour fonction que d'alimenter le puits 6 en'matière premiers et de faire progresser la matière plastique contenue dans la trémie 7 vers la base du puits 6; la pression relativement faible qu'il exerce sur ladite matière est évidemment indépendante de la pression du piston d'injection 3; ses mouvements sont de même indépendants de ceux de ce dernier et il est, par exemple, possible d'effectuer plusieurs injections alors que le piston 8 n'effectue qu'un seul va-et-vient.
Dans le fonctionnement de l'ensemble, la commande de l'obturateur 13 est à souligner. En effet,l'ouverture de cet obturateur est provoquée uniquement par la pression du piston 3 sur la matière contenue dans le cylindre 9. Une butée 15 est prévue pour l'empêcher de sortir de son logement.
Dans le cas où l'on voudrait encore accroître la rapidité d'injection, il serait possible de maintenir l'obturateur 13 verrouillé mécaniquement un court instant dans la position représentée sur la figure 1, de telle façon que le piston 3 provoque, dans le cylindre 9, une compression plus importante.
Dans le cas où la matière première serait très pâteuse et ne pourrait s'écouler par aspiration de façon suffisante par les orifices 10a, on peut régler la remontée du piston 3, de telle manière que sa face inférieure remonte au-dessus de la base f du puits 6,permettant ainsi une ali-
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mentation plus importante, sans que les mouvements antérieurs précités soient modifiés.
Si besoin est, on peut noyer dans la matière plastique, entre la tige 4 et la paroi interne du pot d'injection 1, (figure 2) un dispositif 16, connu sous le nom de "torpille", consistant en une masse métallique, bonne conductrice de la chaleur et présentant des passages étroits pour la matière plastique, laquelle est ainsi amenée d'une manière homogène à la température de fusion.
De la description qui précède, on comprend aisément que le procédé et le dispositif selon l'invention présentent, par rapport à ceux déjà connus, les avantages ci-après;
1. - Dosage d'injection extrêmement prévis : en effet, la quantité de matière injectée correspond exactement à la contenance du moule et est égale en volume à celui engendré par le déplacement du piston 3, ce qui permet l'utilisation de pressions mécaniques sur ce piston sans qu'il soit nécessaire de prévoir un dispositif à ressort ou hydraulique, la course d'injection est déterminée par la quantité de matière à injecter et sa longueur est réglée en conséquence,
2. - Injection ultra-rapide dans le moule en raison de la vitesse et de la pression constante à la sortie de la matière du pot d'injection;
cette rapidité empêche la gélification à l'entrée de la matière dans le moule froid et permet la réalisation de machines automatiques à plusieurs moules séparés pouvant être alimentés très rapidement par le même pot d'inj ection;
3. - Possibilité d'obtenir des petites pièces très minces pouvant atteindre l'ordre de 2/10 de millimètre d'épaisseur et d'un poids inférieur au gramme;
4. - Pression d'injection infiniment plus faible que dans les anciens procédés;
5. - Verrouillage des moules grandement facilité par les faibles pressions nécessaires et par le dosage précis d'injection de matière,alors qu'avec les pots d'injection habituels la quantité de matière en excédent tend à ouvrir les moules remplis au moment où la pression d'injection atteint son maximum;
6. - Suppression de gouttes à la buse du pot d'injection;
7. - Abaissement considérable des températures nécessaires habituellement avec comme conséquence l'élimination du risque de carbonisation de la matière : en outre, on a constaté que pratiquement l'étuvage devient superflu;
8. - Par suite des faibles pressions et des avantages ci-dessus, possibilité de réalisation économique de moules à parois minces.
Les pièces obtenues par application du procédé selon l'invention ont un meilleur aspect ;leur souplesse est améliorée quand on utilise des matières plastiques souples du type polyéthylène et polyamide et elles sont moins cassantes.
REVENDICATIONS.
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