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"Procédé et appareillage pour l'obtention de petites masses pâteuses thermoplastiques de volume dosé"
Dana beaucoup d'applications de matières polymérie'.8 thermoplastiques, il est désirable d'obtenir par extrusion de petites masses à l'état pâteux de volume doué pour les transfor- mer ensuite en une pièce moulée par compression dans un moule refroidi.
Ce mode opératoire convient notamment pour la fabrioa- tion de pièces de faible masse dont la matière peut être dosée nous forme d'une goutte pâteuse recueillie à la ortie d'une buse d'extrusion et, par rapport au procède habituel de moulage par. injection, il présente l'avantage d'éviter les déchets résul- tant de l'obligation d'éliminer la carotte d'injection dont la nase peutreprésenter une forte fraction de celle des pièces Injectées dans le cas de petites pièces.
On a déjà proposé d'assurer le dosage volumétrique précis
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de masses extrudées de matière thermoplastique en obtenant ces manses par fusion d'unjonc dont on règle l'avancement à l'entrée d'un pot de fusion et d'extrusion rais l'utilisation comme produit de départ d'un jonc soulève des difficultés dans le cas de matières qui ne peuvent être Bises sous forme de jonc souple enroulable et elle présente en outre cet inconvénient de nécessiter la trans- formation préalable de la matière en un jonc par une opération intermédiaire de chauffage et de boudinage* L'invention a principalement pour but de remédier à ces inconvénients et d'obtenir directement, à partir de matière thermoplastique en fragments solides, par exemple en granulés,
des masses pâteuses extrudées de volume dosé. Toutefois l'invention est également applicable à l'injection directe d'une matière thermo- plastique dans un moule.
Le procédé selon l'invention consiste à alimenter en matière thermoplastique en fragments solides un pot de fusion où cette matière se liquéfie, à refouler la matière liquide du pot de fusion dans une chambre de dosage à travers un clapet de retenue sous une pression de remplissage limitée, puis à faire sortir un volume dosé de matière de la chambre de dosage à travers un clapet à ressort et une base d'extrusion sous l'action d'une pressions d'eurasien supérieure à la pression de remplissage ci-dessus*
Ainsi, bien qu'on utilise comme produit de départ une matière en fragments solides, par exemple sous forme de granulés, le dosage volumétrique n'est effectué que sur le produit liquéfié et, à. cet effet,
on utilise deux pressions de refoulement successives et étagées, la première et la plus faible assurant l'alimentation du pot de fusion comparable au pot d'une presse à injection classique, tandis que la seconde plus élevée assure le refoulement d'extrusion d'une masse pâteuse dont le volume est dosé avec précision*
L'appareillage pour l'application du procédé ci-dessus
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comporte essentiellement un pot de fusion avec dispositif d'alimentation en matière thermoplastique fragmentée, dispositif de chauffage et dispositif de poussée de la matière liquéfiée, une chambre de dosage aliment'.
par le pot de fusion à travers un clapet de retenue et munie d'un dispositif doseur d'extrusion et une buse de sortie alimentée par la chambre de dosage à tra- vers un clapet à ressort qui reste fermé pour la pression maxi- mum du dispositif de poussée et ne s'ouvre que sous la pression exercée par le dispositif doseur d'extrusion.
Le dispositif de poussée et le dispositif doseur d'extrusion sont avantageusement sous forme de poussoirs, pistons ou plongeurs à course réglable actionnés par des vérins hydrauliques.
Il importe cependant que les granulés fournis au piston d'alimentation soient eux-mêmes préalablement dosés pour assurer un fonctionnement automatique de la machine sans risquer qu'un excès ou un défaut de granulés puisse interrompre le fonctionnement satisfaisant de la machine automatique.
La commande du piston d'alimentation est généralement établie de façon que ce piston exerce une pression déterminée en fin de course d'avance. Cette course d'avance étant par suite variable, le procédé de prédosage des granulés reçus par ce piston consiste selon l'invention à mesurer une dose volumétrique de grandes'par un mécanisme actionné par la course d'avance du pieton d'alimentation de telle façon que cette dose soit fonction de cette course d'avance et varie dans le même sens, puis à assurer le transfert de cette dose au cylindre dans lequel se meut le piston d'alimentation.
Si, par suite d'une insuffisance d'alimentation en granulés, le pieton d'alimentation effectue une course plus grande avant d'atteindre la pression finale qui détermine la fin de sa course, cette augmentation de course entraînera ainsi automatiquement une augmentation de la dose de granulés
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fournie ensuite au sylindre de ce piston et il y aura donc une correction automatique de l'alimentation du pot chauffant en granulés.
On comprendra qu'une machine automatique pourra comporter une série de pots chauffants, chacun avec une tête d'éjection, et que chaque pot chauffant sera associé à un dispositif de prédosage des granulés commandé, comme il a été dit @- dessus, par le piston d'alimentation du pot chauffant correspondant.
Le dispositif de prédosage pour l'application du procédé ci-dessus comporte avantageusement une réserve de granulés au-des- sus d'un volet obturateur automatique dont l'ouverture permet la descente des granulés dans une chambre de prédoaage qui est délimitée par un organe prédoseur mobile commandé par le piston d'ali. mentation,tandis qu'une autre commande de cet organe prédoseur, indépendante du. piston d'alimentation, agit pour libérer la dose et assurer son transfert à une trémie réceptrice associée au cylindre du piston d'alimentation, afin de permettre à ce cylindre de recevoir la dose désirée de granulés.
Selon une forme d'exécution qui parait préférable, la chambre de prédosage est en forme de portion de core et l'organe prédoseur, qui se meut dans cette chambre, est en forme de plateau mobile capable de tourner vers le bas, d'une part autour de l'axe du tore sous l'action de la course d'avance du piston d'alimentation pendant l'ouverture de l'obturateur et, d'antre part, sous l'action d'un mécanisme indépendant automa- tique de vidange qui assure la vidange de la chambre de prédosage après fermeture du. volet obturateur au-dessus de cette chambre.
Le plateau doseur est avantageusemenä solidalire d'un levier tournant autour de l'axe du tore et ce levier est associé à deux arbres concentriques dcnt l'un est relié au piston d'alimenta- tion et l'autre à la commande de vidange, de façon que le plateau doseur effectue, pour chaque dosage, une première course
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commandée par le piston d'alimentation pendant l'ouverture de l'obturateur pour léterminer le volune de do@age, puis une course complémentaire commandée par l'arbre dé vidange et après la fermeture de l'obturateur pour assurer la. vidange de la chambre de prédosage ainsi que le transfert des granulés au cylindre du piston d'alimentation,
ces deux courses étant suivies de courses de retour après vidange de la chambre de prédosaee.
Pour bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-après une forme d'exécution en référence au dessin annexé, dans lequel : la figure 1 est une coupe verticale du prédoseur associé à un pot chauffant de plastification ; la figure 2 est une vue de profil correspondante du mécanisme de commande de l'organe mobile prédoseur (regardé à partir de la gauche de la figure 1) ; la figure 3 est, à échelle un peu plus petite, une vue en plan de la commande de l'obturateur assurant l'alimentation de la chambre de prédosage; lès figures 4 et 5 sont des vues analogues à la figure 1 mais correspondant à des positions de travail différentes ; et la figure 6 est une vue avec coupe partielle d'un corps d'injection analogue à celui dont le dispositif d'alimenta- tion a été représenté aux figures 1, 4 et 5.
A la. figure 1, on a .indiqué en 1 l'un des pots chauffante plastificateurs de la machine automatique pour la formation de masses plastiques à volume dosé. Ce pot chauffant 1 contient la torpille habituelle 2 pour guider l'écoulement de la matière vers la droite de la figure et .-Il est muni :le moyens de chanf- fage habituels (non représentés). Il est précédé d'un cylindre d'a- limentation 3 comportant une ouverture supérieure 4 équipée d'une trémie réceptrice 5, dans laquelle doit tomber la matière granulée, prédoaée, conformément à l'invention.
Dans ce cylindre 3 se déplace un piston d'alimentation 6 actionné automatiquement par la tige 7 d'un vérin et relié par une bielle 8. artitulée
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sur le piston en 3, au mécanisre prédoseur associé au pot chauffant considéré.
A non extrémité opposée à l'articulation 9, la bielle 8 comporte une fente allongée 10 traversée par l'axe 11 qui est porté par un bras 12 solidaire d'un manchon 13 qui peut tourner sur un arbre 14 (figure 2). Sur l'arbre 14 et à côté du manchon 13 peut ausai tourner le moyeu d'un levier 15 dont l'extrémité 16 porte la tige 17 de l'organe mobile prédoseur 18 ayant la forme d'un plateau circulaire. Cet organe prédoseur se déplace dans une chambre en portion de tore 19 ménagée dans une pièce fixe de prédosage 20 au-dessous d'une ouverture d'alimentation 21 qui est commandée par un obturateur 22 en forme de volet pivo- tant mobile autour d'un axe vertical 23. La chambre de prédosage est alimentée par une trémie 24 contenant une réserve de matière granulée.
On comprendra que l'axe du tore de la chancre 19 coïncide avec l'axe de l'arbre 14.
Du coté du levier 15 opposé au man@hun 13, l'arbre 14 porte un manchon 25 fixé sur lui et le moyeu du levier 15 comporte deux épaulements 26-27, qui sont orientés radialement vers l'extérieur et sur lesquels peuvent agir des ergots 28 et 29 portés respectivement par le manchon 13 et par le manchon 25 pour faire tourner le levier 15 dans le sens qui assure l'abaissement de l'organe prédoseur 18 pour le remplissage de la chambre 19 au-dessus de cet organe, puis pour la vidange de cette chambre et la chute de son contenu dans la trémie réceptrice 5.
Un ressort de traction 30 eet accroché par ses extré- mités d'une part à la queue 31 du levier 15 et, d'autre part à un doigt 32 porté par un bras 33 du manchon 25, ce ressort tendant à rappeler l'épaulement 27 du levier 15 contre l'ergot 29 du manchon 25,
On a indiqué en 34 le support de la pièce de prédosage 20,
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en 35 le support de l'obturateur 22 et en 36 le support d'une barre coulissante 37 pour la commande de la fermetare de l'obtura- teur 22. Cette barre 37 porte une butée réglable 38 qui est destinée à agir par poussée Sur un galet 39 de l'obturateur.
Ce galet 39 est onté sur un axe 40 porté par une queue horizontale 41 de l'obturateur. La partie agissante de l'obturateur est en forme de secteur horizontal comportant un évidement 42 pour découvrir l'ouverture 21 quand cet évidement se trouve en regard de cette ouverture. La queue de l'obturateur porte un axe 43 auquel est accrochée l'extrémité d'un ressort de rappel 44 dont l'autre extrémité est accrochée en un point fixe 45 qui peut être prévu sur le support d'un obturateur voisin (figure 3) le rôle de ce ressort étant de rappeler l'obturateur en position d'ouverture lors du recul de la butée 38 portée par la barre de commande 37.
Le moyeu de l'obturateur qui se déplace sur son support 35 comporte un trou 46 destiné à venir en regard d'un trou correspondant du support 35 quand l'obturateur 22 est en position de fermeture, de telle façon que cet obturateur puisse être immobilise dans cette position par l'insertion d'une goupille dans les deux trous en regard : cela permet de mettre hore d'action le prédoseur et le pot chauffant associé tout en laissant fonctionner d'autres prédoseurs et pots chauffants de la Machine automatique.
On comprendra que la machine automatique peut comporter une série de prédoseurs associés à autant de pots chauffants. Ces prédoseurs peuvent être disposée en ligne et @n pourra prévoir pour les différente prédoseurs un arbre commun 14 et une barre commune 37.
On exposera maintenant le fonctionnement du dispositif de prédosage selon l'invention.
Quand le piston 6 a reculé sous l'action de sa commande automatique (figure 1), il a dégagé la partie du cylindre 3 compor-
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tant l'ouverture d'alimentation 4, de aorte que la matière prédo- sée précédemment contenue dans la trémie réceptrice 5 est tombée dans le cylindre et est prête à être refoulée lore de la course d'avance suivante du piaton 6. La recul du piston a ramené vers la gauche de la figure 1 le bras 12 du manchon 13 en permettant la montée de l'organe prédoseur 18 sotte l'action du ressort de rappel 30. L'obturateur 22 est alors maintenu en position de fermeture par l'avance de la barre coulissante 37.
Quand le piston 6 avance jusqu'à la fin de sa course qui est provoquée par l'établissement d'une pression déterminée dans le pot 1 (figure 4), il entraîne la bielle 8 dont la lumiére 10 se déplace d'abord par rapport à l'axe 11 jusqu'à ce que celui-ci se trouve au fond de gauche de cette lumière, après quoi la bielle entraîne par cet axe 11 le bras 12 et le manchon 13 dont l'ergot 28 entraîne le levier 15 en abaissant l'organe prédoseur 18 d'une hauteur qui dépend de la course d'avance du piston 6.
Pendant ce tempe, le recul de la, barre 37 a permis au ressort 44 de rappeler l'obturateur 22 en position d'ouverture, de sorte que la matière de la trémie 24, en tombant à travers l'ouverture 21, a rempli la partie de la chambre 19 située au-deasus de l'organe prédoseur 18, le volume de cette partie dépendant de la course d'avance du piston 6, comme on l'a expliqué.
Après l'arrivée du piston en fin de course d'avance, la barre 37 commande la fermeture de l'obturateur 22, puis l'arbre 14 tourne d'un certain angle dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre. La fermeture de l'obturateur interrompt l'alimentation à travers l'ouverture 21, tandis que la rotation de l'arbre 14 et du manchon 25 fixé sur lui entraîne le levier 15 par !!ergot 29 pour provoquer une descente complémentaire de l'organe prédoseur 18 qui découvre la base de la chambre 19 en permettant la chute dans la trémie 5 de la matière prédosée (figure 5)
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et la vidamge de la chanbre 19, Après vidange de la chambre 19,
l'arbre 14 revient à sa position initiale et le ressort 3C rappelle le levier 15 dans le sens de rotation des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que son épaulement 26 rencontre l'ergot @8, de sorte que l'organe prédoseur 18 remonte dans la chanbre 19 où il poursuivra son mouvement de montée au cours du recul du piston 6 et de la bielle 8 qui permettra la rotation du manchon 13 et le retour de l'ergot 28 à la position de la figure 1. Pendant ce recul du piston 6, la matière prédosée déjà reçue dans la trémie 5, tombera dane le cylindre 3 comme on l'a expliqué et le cycle de fonctionnement pourra se répéter indéfiniment.
On décrira maintenant en référence à la figure 6, une forme d'exécution d'un corps d'injection.
Dans l'exemple représenté, le corps de l'appareil d'extru- sion comprend deux enveloppes successives cylindriques 51-52 assemblées, par exemple par vissage, à la suite l'une de l'autre, l'enveloppe 51 formant le pot de fusion analogue au pot 1, tandis que l'enveloppe 52 est destinée à contenir le clapet de retenue, la chambre de dosage et le clapet de décharge et à recevoir à sa sortie la buse d'extrusion.
A son entrée, l'enveloppe 51 reçoit un cylindre d'ali- mentation 53 correspondant au cylindre 3 des figures 1, 4 et 5, fixé par exemple par une bague taraudée 54 à collerette qui se visse sur une extrémité filetée de l'enveloppe 51 et dont la collerette 55 retient une collerette périphérique 56 du cylindre 53. Le cylindre 53 comporte une ouverture latérale recevant la base d'une trémie d'alimentation 57 garnie de matière thermoplastique 58 en fragmente solides, par exemple sous forme de granulés, cette matière ayant été prédosée comme expliqué en référence aux figures 1 à 5.
Dans l'extrémité d'entrée du cylindre 53, située au-delà de la trémie 57, peut se mouvoir un piston de poussée 59 à course:
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rrig19.ble 9.ci "\!'!1J ; ,. srz vérin hydN\111iq.'lB ftxfI'r';9.nt une rqei :¯ , . ¯ mitée.
A l'intérieur de l'enveloppe 52 sont disposée successi-
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veneeit '¯e ::liège 6C de clapet de retenue à entrée conique canver- ,,ont* , le iorte-clape% 61 contenant la bille 62 de clapet de retenue, le '::0::"t-S 63 de la chaI:1bre de dosage li sortie conique convergente formant siège du clapet de décharge et le guide 64
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du clalJet de décharge supportant le clapet de décharge 65 qui est rappelé en position de fermeture par le ressort 66. A sa sortie l'enveloppe 52 reçoit, par exemple par vissage, la buse
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d'extrunion ou un --accord 67 prolongé par cette buse.
Au niveau de la chambre de dosage, l'enveloppe 52 co,-aport4, czn bossage tarauda 68 r.'ceva."'lt le cylindre 69 qui sert de guide au ;jisturi ,:ûseü.l' fiv actionné par tir4 Wrln hydraulique et capable ,l'exercer une pression supérieure à celle exercée par le piston ?' et suffisante pour surmonter l'action de raypel du ressort 66 qui ré@iste au contraire à la pression exercée par le piston 59.
L'enveloppe 51 comporte un dispositif de chauffage constitué par exemple par une gaine extérieure 71 contenant une résistance de chauffe alimentée en courant par les conducteurs 72.
Un dispositif de chauffage 73, qui peut au@si être constitué par une résistance de chauffe alimentée en courant par des conducteurs 74, est aussi prévue autour de l'extrémité de sortie du cylindre
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52, notaient peur le réchauffage de la 8tirc 1#+4ri<ux lore de la mise en service de 1.'appareil après un arrêt.
Le fonctionnement de cet appareil s'effectue comme suit. Le piston 59 à mouvement alternatif refoule dans le cylindre
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53 la matière thermoplastique provenant de la trémie 57 . Sous la pression exercée par le piston 59, la matière liquéfiée contenue dans 1'enveloppe 51 traverse 1s clapet de retenue 62 pour pénétrer ldSis ..L. t;;.1VÇ.J..V.,tJ'C "'. ;4..Y1;"...I..Uç.L""" v.",.c.z- -- 11-- r---"'--- dans la chambre de dosage en faisant reculer le piston doseur 70, la pression exercée étant insuffisante pour ouvrir le clapet de
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d"c:;r6e t').
JJO!'!\ -- t- .- 'è:-''':on -7, :r -;=r:< <1'! cl'tranche du piston doseur 70 f:\::.t ivancer cetui-ci en ap:1i\1n.n la 1'0::'Bon d'extra'' n suffisants l'CUI" ot:.vrr 1 ..;.4 do 0 d éci o.rt;1t 65 c-rtre l'action de sen ressort 66, le clapet de it'''Ce:.ue (,2 <<tNit far. C. 1(:1 mtibre ta¯$3...J.iisti.i.,tt? Ft'¯i:F3.'.. rofoulde .le la ;1,aàEi'o de J;:H3age s' éccu.le travers le Guide 64 du claret. de Mchnrge, puis -. travers la buse j,>1zr scr;ir à l'état pâteux jar exemple sous formt- le goutte, l'orifice de la buse.
La masse forcée à la sertie de la
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buse est d'un volme dosé qui correspondu l'avance réglable du pi ston doseur 70 et, er. fin de course de ce piston, cette casse peut être recueillie @ar tous moyens convenables pour son moulage.
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On rerw=t3aera que la retière devra être refroidie dans les parties de l'appareil voisines de la sertie de façon à sortir à l'état pâteux. La buse pourra être refroidie à l'air
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libre ; toutefois elle =s!;:'Z'3 cUmhOrter aussi un dispositif pour non réchau!'fage (} la mise en route de In n'ichinc.
On comprendra que l'exemple d'exécution décrit ci-dessus et représenté au dessin schématique annexé n'a aucun caractère limitatif et qu'on pourra prévoir des constructions différentes
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et diverses adjonctions sans s'écarter du cadre de l' ir.\'e!. tion.
E E Y E :i D I C fi I 0 I: S 1. Procédé pour l'obtention de petites .:asses pâteuses thersopla.ptiques de volume dosé, co1Etietant à alimenter en
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.