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L'invention vise un procédé et une installation pour l'obtention de profils de longueur quelconque en matières synthétiques par projec- tion de la masse plastique à travers un éjecteur ou injecteur avec soli- dification consécutive par refroidissemento
Jusqu'ici, on a utilisé dans ce but des boudineuses ou des machines analogues, dans lesquelles la matière synthétique était chauffée et était envoyée sous pression à 11-état fluide à travers des injecteurs de profils correspondants., Pour autant qu'il s'agisse dans ce cas d'un profil irrégulier; ce dernier est guidé pendant le refroidissement ou la solidification progressive par des dispositifs appropriés qui le maintien- nent afin qu'il puisse conserver ou prendre la forme voulue.
Ce procédé connu est satisfaisant tant que l'on travaille des matières synthétiques qui peuvent être moulées dans un domaine plastique assez grand. On laisse donc la matière synthétique sortit de l'injecteur à l'état pateux, et le profil peut conserver la forme voulue au moyen des dispositifs mentionnés précédemment.,
Mais dés que l'on travaille des matières qui, à l'état fondu, sont relativement liquides (commepar exemple, presque toutes les polya. mides), ou lorsqu'on traite une matière synthétique telle qu'un polyéthylène qui doit bien être traite à l'état pâteux mais qui, si l'on veut donner certaines caractéristiques déterminées aux produits finis, doit être travaillé à l'état très liquide,
les dispositifs mentionnés ci-des- sus ne suffisent plus à empêcher le profil de tomber en déliquescence dès sa sortie de l'injecteur.
Pour éliminer les difficultés sus-mentionnées, c'est-à-dire pour rendre possible l'obtention d'un profil en une matière très fluide à l'état fondu, on a proposé jusqu'ici deux procédés le premier de ces procédés utilise des moules ayant un profil correspondant - par exemple des tubes si l'on veut obtenir des barreaux ou bâtons ronds - d'environ 1 m. de long, qui sont 'armes aux deux extrémités et reliés par un rac- cord à la boudineuse, à partir de laquelle ils sont remplis.
Les incon- vénients de ce procédé sont, d'une part, l'impossibilité d'obtenir un prôfil de longueur quelconque, et d'autre part, l'irrégularité de la structure de la matière à l'intérieur du produit terminé, car les con- ditions d'emplissage du moule provoquent des effets de tourbillonnement et d'orientation.,
Dans le deuxième procédé connu, pour l'obtention de profils en matière très liquide à l'état fondu et, en particulier, à base de polyamides, on visse sur l'injecteur de la boudineuse un tube métal- lique dont le diamètre interne correspond à celui que l'on désire donner au bâton ou barreau final,
et dont la paroi interne est recouverte d'une couche d'un polytétrafluoréthylène qui sert de lubrifiant et empêche la polyamide fondue de coller au tube. La matière fondue coule dans le tube sous forme d'un barreau et se fige peu à peu par refroidissemento
Les inconvénients de ce procédé sont, d'une part la dépendance dans laquelle on se trouve, pour obtenir de bons résultats, de l'état et de la durée d'action efficace des polytétrafluoréthylène, et, d'autre part, les effets d'orientation dans le produit fini, car les couches externes de la matière fondue restent en 'arrière par suite du frottement contre le tube métallique par rapport à la masse de matière fondue qui se trouve au centre du barreau ;
en troisième lieu, il parait impossible d'obtenir par ce procédé des profils compliqués ou des tubes.
Le procédé suivant l'invention part du principe qui consiste à faire coulisser un moule sur l'éjecteur par lequel sort la matière fondue,l'ouverture interne de ce moule correspondant à la section dési- rée pour le profil. On doit distinguer, dans ces conditions, quatre opérations successives : tout d'abord, le moule est rempli, en second lieu, au fur et à mesure du remplissage, il est écarté de l'injecteur;
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en troisième lieu, la matière synthétique commence à refroidir dans le moule et par suite à se solidifier; enfin, la matière synthétique exerce une certaine pression qui assure d'une part le remplissage complet et d'autre part, produit une- arrivée de matière fondue dans toutes les;parties du moule où la matière commence à se figer et, par suite, à se contracter par rapport aux parois du moule.
Cette pression hydraulique de la masse qui sort de la tête d'injection de la presse réalise l'avance du moule coulissant et, par suite, de la matière synthétique qu'il contient.
Dans de nombreux cas, il: peut être avantageux d'augmenter par une contre-pression cette pression qui necessité une assez forte étanchéité de la matière synthétiqueo Dans ce but, d'aprés l'invention, le moule ou également le profil sortant de ce moule est freiné par exemple par des résistances de frottement,un système de crémaillères ou roues dentées, etc..
Mais si, au contraire, on veut réduire la pression d'étanchéité, on procède de façon inverse, et on déplace le moule en vue de réduire la contrepression, par exemple au moyen d'une crémaillère, dans le sens du boudin de matière plastique qui sort de l'injecteur.
D'après l'invention, les injecteurs proprement dits sont constitués par un tube dont l'embouchure est chauffée, par exemple au moyen d'une résistance chauffante électrique disposée à cet endroit. Ce mode de réalisation est avantageux par exemple pour l'obtention de barreaux en polyamides ayant un diamètre de 18 à 40mm car jusqu'à 18 mm de diamètre externe, le tube de l'injecteur a des parois suffisamment épaisses pour pouvoir y disposer des arrivées de courant assurant le chauffage.
On a également constaté qu'il était, dans des cas déterminés, avantageux de chauffer les moules coulissants eux-mêmes. Dans ce but, ces moules peuvent être chauffés avant de;venir en contact avec l'injecteur au moyen d'une source de chaleur extérieure, par exemple par des flammes ou de toute autre manière appropriée. Pour chauffer les moules et empêcher la so= lidification de la matière en traitement dans l'injecteur, on peut toutefois munir le tube de l'injecteur d'une résistance chauffante sur une longueur supérieure à celle de l'embouchure proprement dite et, éventuellement, sur toute sa longueur.
Mais cette résistance doit être disposée de façon à ne pas empêcher le coulissement des moules , et elle ne doit pas être trop forte, afin d'éviter une surchauffe de la matière synthétique dans l'injecteur,
Il y a des constructions d'injecteurs dans lesquelles il est souvent difficile ou souvent indésirable d'incorporer dans la paroi externe de l'injecteur, à son embouchure ou sur une partie plus importante de sa longueur, des éléments chauffants électriques. Dans ce cas, d'après l'invention, l'injecteur peut être chauffé indirectement en amenant le moule à une température suffisamment élevée pour qu'iL cède sa chaleur directement par contact avec l'injecteur.
Mais on peut également réaliser le chauffage des injecteurs par le moyen de champs alternatifs à haute fréquence. Dans ce cas, d'après l'invention, on engendre un champ alternatif inducteur dans la région de l'embouchure de l'injecteur. Mais la meilleure solution du problème consiste visiblement à disposer, dans la région de l'embouchure de l'injecteur et autour du moule, un appareillage producteur de chaleur qui doit être disposé, cependant, à une distance suffisante pour ne pas empêcher le coulissement du moule. Dans ces conditions, d'après l'invention, l'injecteur t les moules sont amenés à la température voulue par induction, pour autant,bien entendu, que les moules eux-mêmes soient d'une matière susceptible d'être chauffée par induction.
Sur les dessins annexés, on a représenté, schématiquement et à titre d'exemples, diverses installations pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
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La figure 1 est une coupe longitudinale verticale d'un moule à injection pour obtenir des bâtons ou barreaux, au début du moulage.
La figure 2 montre l'appareillage de la figure 1 avant le re- tour en arriére du moule, lorsque ce dernier est presqu'entièrement plein.
La figure 3 correspond à la figure 1 mais montre le moule ra- mené à nouveau sur l'injecteur.
La figure 4 est une coupe longitudinale d'une variante dans laquelle le moule est formé de deux parties celles-ci étant réunies de façon à former une chaîne sans fin.
La figure 5 montre un maillon d'une telle chaîne, partiellement en élévation et partiellement en coupe.
La figure 6 est une coupe longitudinale verticale d'un appareil- lage pour l'obtention de produits moulés ayant une section variable.
La figure 7 est une coupe longitudinale d'une appareillage pour la fabrication de tubes, au début du moulageo
La figure 8 correspond à la figure 7, mais à la fin de l'injec- tion.
La figure 9 est une coupe longitudinale verticale d'un injecteur dans lequel la matière fondue est amenée à travers un tube intérieur.
La figure 10 est une coupe analogue d'un injecteur dans lequel la transmission de chaleur s'effectue par un agent gazeux ou liquide.
La figure 11 est une coupe analogue d'un injecteur dans lequel la chaleur en excédent est éliminée par un réfrigérant.
La figure 12 est une coupe analogue d'un injecteur pourvu d'un dispositif de réfrigération centralo
La figure 1 montre le départ, dans la fabrication de batons ou barreaux en polyamides -. le moule 4 est fermé à son extrémité extérieure par un bouchon 6 et est enfilé sur l'injecteur 2. La matière fondue 7 sortant de l'injecteur coule dans le moule et en emplit l'extrémité extérieu-' re. L'élément chauffant 3 empêche la matière de se figer à la sortie de l'injecteur et l'empêche, par suite d'adhérer à cet injecteur. Dès que le petit espace creux compris entre l'extrémité de l'injecteur et le bouchon 6 est rempli de matière synthétique, le moule s'écarte de l'injecteur.
Ce résultat est obtenu principalement par la pression de la matière sortant de la presse 1.
La figure 2 montre l'état de l'installation avant le retour en arriére du moule le moule est presqu'entièrement rempli, et la.matiere 8 est en cours de solidification au voisinage de l'injecteur, et déjà solidifiée à une plus grande distance de celui-ci. On met alors en service le dispositif 5 de chauffage du Baoule, ce qui produit la fusion de la surface de la matière déjà solidifiée; il en résulte une séparation du moule et de.-la matière figée 8, et le moule peut, par suite, être ramené en ar- rière. Ce stade du procédé est représenté figure 3. Le chauffage 5 est mis hors service; le moule revient en avant avec le profil obtenu, jusqu9à la position de la figure 2. Le moule est alors chauffé à nouveau,, puis ramené en arrière etc...
L'appareillage qui vient d'être décrit et qui sert à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est constitué principalement par un moule tubulaire et par un injecteur relié à un dispositif d'alimentation approprié., la section:interne du tube correspondant à la section du produit désiré, en tenant compte du retrait produit éventuellement lors de la solidification en outre, l'injecteur est conformé de façon qu'il n'existe aucune possibilité, pour la matière fondue, de pénétrerentre là paroi externe de l'injecteur et la paroi interne du moule dans le sens opposé au sens dans lequel s'effectue le moulage, ce qui entrainerait une
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perte de matièreo
Grâce au procédé suivant l'invention et à l'appareillage décrit ci-dessus ,
on obtient de façon continue un profil ayant à peu près toutes les sections possibles. Un inconvénient réside toutefois dans certains défauts superficiels du profil terminé, défauts produits au moment du retour en arrière du moule.
Pour éliminer cet inconvénient, et aussi pour d'autres raisons on a proposé, d'après l'invention, de modifier le moule décrit ci-dessus.
La figure 4 montre cette variante, en coupe, à travers une installation pour l'obtention de barreaux en polyamides le tube servant de moule est formé de bagues successives 9 (figure 5), et celles-ci sont elles-mêmes divisées en deux moitiés parallèlement à leur axe. En outre la figure 4 montre que les diverses moitiés sont réunies de façon à former une chaîne sans fin 10. A l'extrémité postérieure de l'injecteur 2, les:moitiés des bagués sont réunies, coulissent ensemble le long de l'injecteur,se remplissent de matière fondue à l'embouchure de celui-ci, soutiennent la matière pendant qu'elle se solidifie, ce qui permet de conserver le profil puis s'écartent du profil solidifié et reviennent en arrière.
L'assemblage des demi-bagues pendant le remplissage du moule peut se faire au moyen de serre-joints, électro-aimants, par la pression de galets fixes entre lesquels passent les bagues et d'autres dispositifs de blocage bien connus des techniciens. Si l'on ne veut pas ou si l'on ne peut pas réunir les demi-bagues de façon à former des chaînes sans fin, on peut les réunir les unes aux autres, par exemple au moyen de crochets. La première paire est détachée des autres et séparée également du profil figé. On la soulève et on la place à l'arrière de l'injecteur comme dernier élément du moule.
D'après ce principe, on peut obtenir à peu près n'importe quel profil. Il suffit de fabriquer un moule ayant une forme correspondante et d'y adapter l'injecteur. L'appareillage décrit, ainsi que le procédé susmentionné, permettent également la fabrication de barreaux et analogues ayant un profil variable. La figure 6 montre clairement comment, en donnant aux éléments 11 du moule un profil convenable, on peut obtenir des pièces 12 ayant des contours variables dans le sens transversal par rapport au sens dans lequel s'effectue le moulage.
On mentionnera encore que la division du moule peut s'effectuer des manières les plus différentes, mais qu'elle dépend en général de la section du produit à obtenir et des conditions mécaniques de travail.
En résumé, on peut dire que le type de moule décrit en dernier lieu se différencie de celui qu'on a décrLt précédemment en ce que le moule tubulaire est décomposable en divers éléments de telle façon que, en regardant dans le sens du travail, les éléments situés à l'extrémité extérieure du moule puissent être séparés sans endommager le produit en matière synthétique, et que ces éléments puissent être ramenés à l'autre éxtremité du moule afin de le compléter.
Pour prouver que, d'après ce procédé, on peut effectivement obtenir à peu près tous les profils, on va maintenant décrire une des diverses possibilités d'obtenir, d'après le procédé suivant l'invention, des tubes et non plus des barreaux.
La figure 7 montre l'appareillage utilisé. Dans ce cas, on utilise un injecteur 13 auquel la matière fondue provenant de la boudineuse est amenée latéralement en 14. Le moule extérieur 15, composé de plusieurs parties et qui sert à donner le diamètre extérieur du tube à obtenir, est utilisé de la même manière que les moules décrits précédemment et utilisés pour l'obtention de barreaux ou de bâtons. Le noyau 16 coulise à travers l'alésage de l'injecteur tubulaire 17, est entouré, à L'embouchure de celui-ci,par la matière fondue 18, et soutient cette matière jusqu'à ce qu'elle ait fait prise, ce qui assure le maintien de l'espace libre voulu à
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1-'intérieur du tube terminé. Dès que le noyau a atteint la position de la figure 8, on met en service le chauffage 19.
Ce dernier porte, au bout d'un temps très court, le noyau à une température suffisante pour fondre superficiellement la couche de matière plastique déjà figée qui entoure le noyau, de sorte que ce dernier peut être séparé de la masse synthétique et être ramené à la position de départ de la figure 7. A ce moment le chauffage du noyau est mis hors service et le noyau revient en avant avec le tube obtenu, jusqu'à ce qu'il occupe à nouveau la position de la figure 8.
A ce moment, on provoque à nouveau le chauffage puis le retour en arrière du
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l'loya'!1"pt1l.s:oh- recommence les opérations autant de fois qu'on le désire.
Diaprés le principe mentionné plus haut, on peut donner aux produits obtenus un ou plusieurs évidements intérieurs ayant des profils quelconques si 1-'on utilise un appareillage tel que des barreaux ou des tubes ayant le profil voulu et correspondant aux évidements voulus, chauffables individuellement, puis coulissés dans l'injecteur.
Une autre possibilité d'obtenir des profils ayant des espaces creux consiste à faire coulisser à travers l'injecteur de la même,façon que précédemment, des barreaux ou des tubes qui ne sont toutefois plus ramenés en arrière vers l'injecteur mais ne sont séparés du produit terminé que lorsque celui-ci possède une longueur déterminée à laquelle il est découpé,
Dans le cas où l'injecteur est d'un diamètre assezgrand(figu- re 9), on a constaté qu'il était avantageùx d'amener la matière synthétique à l'embouchure de 1-'injecteur au moyen d'un tube intérieur 21 qui s'étend entre l'obturateur 20 et les plaques-frontales 25 à l'extrémité de l'injecteur ;
les moules glissent alors sur un tube extérieur 22, et-celui¯ ci est chauffé électriquement par une résistance 23. Dans ces.'conditions, on peut, dans lè cas de certaines matières, éviter une trop forte transmis- sion'de chaleur au tube inférieur au moyen d'une couche isolante 24 disposée entre l'élément chauffant et ce tube. Cette couche isolante empêche également la décomposition ou les modifications indésirables de la matière fondue produites par surchauffe dans les cas dans lesquels il est nécessaire d'amener la paroi externe, et éventuellement, la face frontale de l'injecteur, à une température inadmissible pour la matière fondue qui coule dans le tube intérieur.
Au lieu de chauffage électrique, on peut utiliser, comme source de chaleur, un agent gazeux, une vapeur ou un liquide, cet agent suivant des.canaux ou des espaces creux ménagés dans ce but dans l'injecteur.
Dans ce cas, on dispose à l'intérieur de l'injecteur un tube 27 à;travers lequel la matière fondue est amenée à l'embouchure de l'injecteur, tandis que les moules coulissent sur un tube extérieur 28. L'espace creux annulaire 26 ménagé entre le tube intérieur et le tube extérieur recoin l'agent chauffant qui;lui arrive par la canalisation 29 et qui s'en échappe par la canalisation 30, après avoir cédé sa chaleur à l'ensemble de 1-'injecteur.
Mais il arrive aussi fréquemment qu'une très bonne isolation du tube intérieur ne peut empêcher suffisamment qu'il ne reçoive une quantité de chaleur excessiveo Dans ce cas, il est à conseiller d'éliminer l'excés de chaleur au moyen d'un dispositif supplémentaire (figure 11). Ce dispositif consiste à prévoir, de part et d'autre de la couche isolante 31 un tube intermédiaire intérieur 32 et un tube intermédiaire extérieur 33 qui sé-
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parent 1 eapaJeeweux en deux chambres abhtllait"é$ 34' lit 34!!:.La cl1ambi-e zist alimentée par la oanàBsation 35 en .goo:t chauffant, qui sort parla canalisation DS.tomdie-q-ue i.e ¯ afar:grs.nt st= amené-par 2acanaLiiation 6 à--laehambr 34 et en sort par la-canalisât ion 37..) il.
JJa11s-1a consruc-r.1.ofi de la figure 12, on a prévu un injecteur 39 à réfrigération centrale, grâce à laquelle la chaleur trop élevée provenant du rayonnement d'un chauffage électrique agissant sur le tube inté,L rieur est éliminée. Dans ce but, on dispose, immédiatement le long des parois de l'injecteur, un élément chauffant électrique 40 et une couche iso-
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lante 41, puis, concentriquement, le tube 42, de sorte:qu'entre le tube 42 et le tube intérieur 43 il se forme une chambre annulaire pour le passage d'un réfrigérant qui arrive par le tuyau 44 et qui sort par le tuyau 45.
Finalement, on doit encore mentionner que la masse, la température ou la nature du réfrigérant doit être telle qu'il ne se produise pas de solidification de la matière fondue dans le tube intérieur. En outre, les sens d'écoulement des agents chauffants et réfrigérants tels que représentés sur les dessins peuvent être, bien entendu, inversés, si les conditions de travail local le nécessitent.
Bien entendu, on peut également combiner de diverses façons les caractéristiques individuelles des constructions d'injecteurs précédemment décrites. Il est, par exemple, possible de chauffer électriquement le tube extérieur de l'injecteur par le moyen d'une résistance, et de faire agir en outre, à l'embouchure de l'injecteur, un chauffage par haute fréquence.
Comme moyen particulier de mettre en oeuvre le procédé suivant l'Invention, on mentionnera encore ce qui suit diverses matières synthétiques, par exemple les polytétrafluoréthylènes, doivent être soumises pendant ou après le moulage à un traitement compliqué pour obtenir leur prise définitive. Pour travailler, suivant l'invention, des matières durcissables ou des matières qui, par leurs propriétés, se trouvent entre les matières durcissables et les matières thermoplastiques, on ne chauffe pas les moules seulement pendant qu'ils coulissent sur l'injecteur, mais encore jusqu'au moment ou le traitement de la matière synthétique est achevé ou tout au moins suffisamment avancé pour que la fin du traitement thermique puisse être réalisée après séparation des moules et du profil, sans dommages pour ce dernier.
L'avantage de cette façon de tra- vailler réside dars le fait que le traitement de la matière synthétique peut être réalisé dans un moule ayant des dimensions très précises, sous pression, et sans déplacement de la matière par rapport au moule,
Dans la réalisation pratique du procédé suivant l'invention, on a constaté qu'il était avantageux de prévoir certaines opérations ressortissant plutôt à la technique des tours de main.
Les plus importants sont ; chauffage de l'injecteur sur toute sa longueur; chauffage préalable du moule, pendant tout le temps qu'il coulisse le long de l'injecteur déplacement du moule au moyen d'un dispositif connu, ou, pour obtenir une compression plus forte de la matière, freinage du moule ou du produit sortant du moule ; formation du moule au moyan d'un certain nombre de hautdes élastiques parallèles au sens dans lequel se fait le moulage et dont chacune est fermée en forme annulaire.