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"Procédé et machine pour l'injection de matière synthétique".
L'invention concerne d'abord un procédé d'exploi- tation pour une machine d'injection de matière synthétique, qui injecte une matière synthétique préplastifiée dans un moule de coulée par injection. De telles machines sont disponibles dans le commerce à des prix relativement supportables pour de peti- tes pièces injectées. Dans ces machines, l'on injecte sous une pression relativement élevée la masse chaude de matière synthé-
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tique dans le moule de coulée par injection, elle s'y refroidit et ensuite la pièce coulée par injection finie est retirée du moule.
L'on doit alors veuille* à ce que l'injection de la ma- tière synthétique dans le moule se fasse en très peu de temps, afin que la matière synthétique :reste liquide jusqu'à ce que , l'ensemble du moule soit rempli de matière synthétique et que la matière première injectée soit condensée dans une mesure suf- fisante, afin d'éviter des retassures et d'autres vices de ma- tière. La vitesse de refroidissement de la matière synthétique dans le moule froid, ou faiblement préchauffé seulement est ce .pendant pratiquement indépendante de la dimension de la pièce injectée à fabriquer, de telle sorte que le temps qui s'écoule entre le début de l'injection et le moment où le moule estcom- plètement rempli,
ne peut pas être beaucoup plus long pour une grosse pièce coulée par injection que pour une petite. Ceci si- gnifie cependant que lors de la fabrication d'une grande pièce injectée, la vitesse et donc la pression de la masse de matière synthétique lors de l'injection dans le moule doivent être plus élevées que lors de la fabrication de petites pièces injectées.
Ceci a aussi pour conséquence que le prix des machines d'injec- tion connues reste encore relativement supportable pour un poids injecté de 200 à 300 grammes, tandis que le prix de machi- nes d'injection à l'aide desquelles l'on peut fabriquer des plè- . ces injectées de 500 grs, 1 ou 2 Kg. est au contraiea incommen- ,surablement plus élevé qu'il ne devrait être à cause d'un plus grand.réservoir ou d'autres augmentations proportionnelles de pièces constructives.
Au contraire, le procédé d'exploitation suivant l' invention d'une machine d'injection de matière synthétique con- siste en ce que le moule, grâce à un chauffage auxiliaire, est maintenu à la température d'écoulement de la matière synthéti- que jusqu'à ce que la matière synthétique soit 'condensée dans
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une mesure déterminée dans le moule et en ce que la pression d'injection est également maintenue pendant le refroidissement, du moule.
L'avaneage particulier de l'invention réside en ce que la vitesse d'injection de la matière synthétique, pour . de grandes pièces moulées par injection, ne doit pas être plus, élevée que pour de petites pièces moulées par injection, de, telle sorte qu'avec une machine suivant l'invention pour la mi- se en oeuvre du procédé précité, les moyens pour la production d'une pression particulièrement élevée sont éliminé;, ainsi que
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les dispositions qui doivent $tre prises pour des machines txa . vaillant sous de hautes pressions.
Un autre avantage de l'in- vention réside en ce que la vitesse de la matière synthétique lorn de son introduction dans le moule ne doit pas tre choisie plus élevée que lors de la fabrication de pièces injectées avec un faible poids de matière injectée, de telle sorte que des sur*
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chau,f.èrnarrs uwtio syntht3.uc geuzen Ltrc v.ts or : échauff=onto de la matière 6ynthdtiqu peuvent ate dv1té. $"' rement lors du passade dans l'ajutage d'injection.
Etant donné que la matière synthétique injectée dans le moule reste à la
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température d'écoulement, jusqu'à ce que l'opération d'1njec tion soit totalement terminée et que la matière synthétique soit suffisamment condensée, il n'y a pas de danger qu'à cause
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d'un refroidissent prématuré et par coucher de la matière 8yin- . thétique, il se forme des défauts dans la pièce injectée, De ce fait, les frais de fabrication de la machine peuvent aussi être beaucoup plus réduits que les frais des machines connues pour des poids d'injection élevéscomparables.
L'avantage par- ticulier de l'invention réside par conséquent en ce que l'on peut fabriquer de très grosses pièces injectées, d'un poids de 1 ou 2 Kilos, à l'aide de machines d'injection qui étaient uit- Usées précédemment pour l'injection de pièces de 50, 100 ou 200 grammes. Les pièces fabriquées par la méthode suivant l'in-
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vention sont homogènes il ne s'y forme aucune retassure et la pièce ne présente aucune tension mécanique.
Etant donne qu'avec le procédé suivant l'invention, l'on ne travaille que sous une faible pression, les moules qui sont utilisés pour l'injection peuvent Aussi être construits beaucoup plus simplement, en ,par- ticulier ils ne doivent plus Cire usinés à partir d'une matière pleine. Par exemple, l'on peut utiliser en tant que moule d'in- jection des moules fabriqués galvaniquement, quiont etc utili- ses précédemment que comme garniture pour des.presses d'injec- tion ou encore en tant'que meule de coulée.
De tels moules peu- vent cire utilisas suns doublage. Les meules qui peuvent être utilises avec le procédé suivant l'invention ne doivent plus nécessairement Être faits d'acier de valeur élevée, mais au contraire ils peuvent par exemple aussi être constitués par de l'aluminium ou une autre matière appropriée, mais relativement molle. Dans certaines circonstances, l'on peut: aussi utiliser de la tôle.
Etant donné qu'avec le procédé suivant l'invention, le moule doit cire maintenu à la température d'écoulement jus- qu'à ce qu'il soit complètement rempli de matière synthétique et que cette dernière ait été condensée à unr valeur déterminée, puis qu'alors le moule doit cependant être refroidi de la façon habituelle, il est utile que le moule ait une épaisseur de paroi uniforme. Lorsque l'on prévoit sur le moule lui-même les dispo- sitifs pour le chauffage et le refroidissement, il est alors uti- le que l'épaisseur de la paroi entre la surface de chauffe et la surface interne du moule soit partout approximativement égale.
Le moule peut avoir une double paroi, cas dans lequel l'on fait passer dans l'espace libre subsistant entre les parois internes et externes un aent de chauffage et, lors de refroidissement, un agent de refroidissement.
Il estbien déjà connu de prévoir sur des moules
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un dispositif de chauffage. Dans les machines et les procédé connus, l'on a cependant utilisé des moules qui étaient très complexes et qui avaient des masses très importante!!. L'on ne pouvait par conséquent pas les échauffer à la température d'é- coulement, parceque lors du refroidissement ultérieur et à cau- se de ces grandes masses, ces moules ne se refroidissaient pas uniformément et par conséquent 11 apparaissait des tensions mé- caniques importantes dans le moule et également dans la pièce.
L'on a par conséquent chauffé ces moules environ à la moitié de la température d'écoulement, en gênerai entre 50 et 80 .
L'on devait par conséquent, comme déjà décrit ci-avant, choisir une pression d'injection suffisamment élevée pour obtenir des pièces injectées plus ou moins parfaites. Ceci avait à non tour pour conséquence que ces moules devaient être construits de fa- çon très lourde et très solide et,qu'ils avaient un poids élevé et prenaient beaucoup de matière.Avec les moules connus, qui avaient des masses très importantes, l'on ne pouvait par consé- quent pas mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention.
Dans ces moules d'injection connus, l'on ne réalisait pas non plus la caractéristique consistant en ce que la paroi entre la surface de chauffage et la surface interne du moule a une épais- seur uniforme.
Le moule peut être chauffé des façons les plus di- verses, par exemple dans un four à l'aide d'une flamme, par rayonnement, par de l'air chaud, par immersion dans un liquide chauffant, etc., il peut aussi comme indiqué ci-avant comporter par lui-même un moyen de chauffage.
Si le moule est échauffé sans four, il peut alors rester à l'embouchure d'injection de la machine d'injection, après la condensation, suffisamment longtemps pour que la matiè- re ne soit plus liquide. Dans d'autres cas, l'on peut prévoir sur le moule des moyens qui obturent l'ouverture d'injection
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après la condensation. Finalement , la condensation de la ma- tière synthétique dans le moule peut aussi être effectuée grâ- ce à un dispositif particulier prévu sur ce moule, de telle sorte que le moule peut déjà être retiré de l'embouchure d'in- jection pendant la condensation. Dans ce but, le moule peut par exemple comporter un petit espace libre auxiliaire, qui est rem- pli simultanément lors de l'introduction de la matière synthéti- que plastique ou liquide.
Dans cet espace libre pénètre un pis- ton qui peut être commandé par un dispositif d'entraînement quelconque, par exemple un levier à actionnement manuel, un res- sort de pression, un dispositif hydraulique ou pneumatique, etc.
Ce piston repousse alors la matière de ce petit espace libre dans l'espace interne du moule et condense par conséquent la matière qui s'y trouve. Etant donné que le moule est maintenu à la température d'écoulement,la condensation peut encore être effectuée.un certain temps aptes l'introduction de la matière synthétique dans le moule.
Avec le procédé suivant l'invention, la matière Synthétique peut être injectée dans le moule à l'aide d'une presse à vis, ou c'une presse d'injection à piston, éventuel- lement en plusieurs courses du piston, Tandis que l'on devait
Utiliser précédemment pour l'injection de pièces ayant un poids injecte élevé, pratiquement exclusivement des pressesà injection a piston, il est possible en mettant en oeuvre le procédé sui- vant l'invention d'utiliser dans ce but une petite presse à vis.
Une machine convenant pour la mise en oeuvre du pro- cédé de travail précité peut être réalisédes façons les plus diverses. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le moule et un four sont déplacés l'un par rapport à l'autre, de telle sorte que le moule parcourt une zone de chauffage et en suite une zone de refroidissement. Avantageusement, l'on raccor- de plusieurs moules simultanément à la machine d'injection.
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L'agencement peut être conçu de telle sorte que plusieurs mou- les soient disposés sur un moyen de transport parcourant les diverses zones de température, cas dans lequel au nains depuis le début de la zone de chauffage et jusqu'à la fin de la zono de refroidissement: les moules .sont reliés à un réservoir éjec- tant la matière synthétique injectable.
Il peut cependant aussi être utile d'agencer les moules de façon fixe et de déplacer un four mobile lentement: au-dessus des coules ranges à la suite les uns des autres,, ces moules étant alors relias au réservoir de la machine éjectant la matière synthétique injecable à l' aide de canaux ou de tuyaux Individuels, cas dans lequel des soupapes d'injection associées au:-; moules' individuels sont ou- vertes et fermées automatiquement à l'aide d'un dispositif de commande automatique, de préférence commandé par le déplacement du four. Les moules peuvent alors êtfe disposés en une rangée rectiiigne ou. encore en cercle.
Lorsque les moules doiyent être du*places à l'aide d'un moyen de transport à travers un four fixe, une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention consis- te à disposer les moules sur un plateau qui peut tourner autour d'un axe fixe et qui fait passer les moules lentement à travers les différentes zones de température du four, Dans ce cas éga- lement, la liaison entre les moules et le réservoiriournissant la matière synthétique injectable de la machine peut acre cons. tituée par des tuyaux métalliques ou des canaux.
L'avantage de telle* machine* réside en ce que l'on peut fabriquer avec ces machines et à l'aide 'du procède suivant l'invention des pièces injectées ayant un poids Injecté prati- quement aussi élevé qu'on le désire, que des pièces injectées de genres différents peuvent être fabriquées immédiatement 4 la suite les unes des autres, que plusieurs moules peuvent être toujours disposés simultanément dans les zones de température.
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individuelle du four et que par conséquent l'économie d'une telle machine est particulièrement remarquable.
Etant donne que pour injecter et condenser la ma- tière synthétique dans le moule, l'on n'a plus besoin que d'une faible pression, parce que la Matière synthétique est encore chauffée pendant cette phase du travail à la température d'écou- lement et y reste, des moules peuvent être construits de façon beaucoup moins solide. Par exemple, ils peuvent être fabriqués galvaniquement et cire doublés d'une matière de renfort.
De tels moules peuvent cependant Être fabriques relativement économique. ment,
Le procédé suivant l'invention et les machines suivant l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé con- viennent pour le traitement de toutes les matières synthétiques susceptibles d'injection, en particulier pour le traitement de matières thermoplastiques, par exemple le chlorure de polyviny. le, le polyéthylène, le polystyrène, les polyamides, etc.
La capacité d'une telle machine peut atteindre de 10 à 500 Ki- los de poids injecté par heure. Etant donné que le déroulement du travail est continu, les heurts et vibrations néfastes sont également éliminés.
L'échauffement des moules peut se faire directe- ment dans un four, donc par rayonnement, ou indirectement, donc à l'aide d'un intermédiaire tel que la vapeur, l'eau chau- de, l'air, etc. L'on peut prévoir un chauffage électrique (chauffage à résistances, à haute fréquence ou par infra-rouge) ou encore un chauffage au mazout ou au gaz.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortitont de la description ci-après, donnée à titre d'exem- ple non limitatif et en se référant aux dcssLns annexas , dans lesquels :
La Figure 1 est une vue schématique en plan d'une
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première forme de réalisation de l'invention.
La Figure 2 est une vue en coupe d'une forme de réalisation d'un moule d'injection.
La Figure 3 est une vue en élévation d'une secon- de forme de réalisation de la machine.
La Figure 4 est une vue en coupe d'une forme de réalisation d'un moule d'injection dans lequel la condensation est effectuée par un dispositif prévu sur ce moule.
Dans la forrae de réalisation de l'invention repré- sentée au dessin, la référence 1 désigne un réservoir -qui re- çoit la matière synthétique injectable et à partir duquel la matière synthétique chauffée à la température d'écoulement et utilement préplastifiée est chassée à l'aide d'un piston, d' une vis transporteuse ou d'autres moyens dans une conduite dis- tributrice dont partent plusieurs tuyaux métalliques 3, qui comportent à.leur extrémité des soupapes d'obturation 4et qui peuvent être fixes aux raccords d'alimentation de soûles 5.
Ces moules 5 sont fixés sur un plateau 6, qui est fixé à- son tour sur un arbre 7 entrainé à faible vitesse et qui est en- tcuré par un four 8. Le four ne recouvre cependant pratique- ment le plateau 6 qu'à sa face supérieure et laisse également un secteur 6' de ce plateau libre, secteur dans lequel les mou- les 5 peuvent être placés sur le plateau 6 et en être retirés ou encore où les moules peuvent être ouverts et la pièce injec- tée en être retirée. Sur la face interne du four sont disposés des barreaux chauffants électriques, qui échauffent les moules à la température d'écoulement de la matière synthétique.
A la zone d'alimentation du four, qui est constitue par le secteur 6' laissé libre, se raccorde une zone de préchauffage 9 du four et ensuite une zone de chauffage 10. Le four présente aus- si encore une zone de refroidissement 1, dans laquelle les moules sont à nouveau refroidis. Les moules fixés au plateau 6
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comportent chacun un raccord traversant vers le bas le plateau 6, de préférence a travers un évidement, raccord auquel peut être connecté un tuyau 'amenant la matière synthétique. Le four pré- sente, en-dessous du plateau 6, des évidements correspondants, de telle sorte que les raccords sont accessibles et que les tuyaux peuvent se déplacer lors du mouvement du plateau autour de l'axe 7,
sans être gnés par la paroi du four, l'
Le moule prêt à /injection est placé dans le sec- teur 6' sur le plateau 6 et il pénètre alors, à la suite de la lente rotation du plateau 6, dans la sone de préchauffage.
L'un des tuyaux 3 peut être raccordé au moule soit déjà dans la zone d'alimentation, donc dans la sone du secteur 6', soit seu- lement dans la zone de préchauffage 9ou a la fin de celle-ci.
Lors do la pénétration dans la zone de chauffage proprement dite 10, la soupape d'obturation 4 empêchant la pénétration de la matière synthétique dans le moule sur le tuyau 3 est ouverte soit manuellement, soit au moyen d'un dispositif automatique, par exemple au moyen d'un levier qui est actionne par un disque de car lors de la pénétration du moule dans la zone de chauf- fage 10. Ensuite, la matière synthétique pénètre dans le moule et reste à l'état d'écoulement jusqu'à ce que le moule 5 pénè- ' tra dans la zone de refroidissement 11. Pendant toute cette pé- riode, la matière synthétique est soumise dans le moule rempli à une pression déterminée, qui est fonction de la pression dans le récipient 1.
A la fin de la zone de refroidis sèment, le tuyau
3 est retire du raccord d'admission du moule 5, après que La Soupape d'obturation 4 ait été fermée préalablement, soit auto- matiquement, soit manuellement. Le moule peut alors être ouvert dans le secteur 6' et la pièce injectée en être retirée, ou encore le moule peut être retiré en bloc du plateau et un nou- veau moule être placé sur ce plateau.
La Figure 2 est une vue en coupe d'un moule d'in-
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jection qui peut être utilise pour la mise en oeuvre du prccé- dé suivant l'invention. Le moule d'injection 12 est de préfé- ronce fabriqué galvaniquement suivant un procède connu.
L'épaisseur des parois entre la surface extérieure 13 et la surface interne 14 du moule est pratiquement égale partout,
Au contaire, l'épaisseur des parois de l'article injecté peut être très variable. Le moule 12 est placé dans une boite 15 et y est maintenu à l'aide d'entretoises 16. Dans la botte 15 dé- bouchent des raccords 17 et 18, à l'aide desquels l'on amène et évacue d'abord un liquide de chauffage et ensuite? un liquide de refroidissement. Depuis la face extérieure de la boîte 15, un canal d'injection 19 mène à l'espace libre 20 du moule.
Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, le mou- le sert à l'injection d'une tasse. Le moule est divisé dans des plans appropries pour permettre un .enlèvement aise de 1' objet mould par injection. Pendant qu'un agent chauffant est amené à passer dans l'espace interne situé entre la surface extérieure 13 du moule 12 et la surface interne de la botte 15, de telle sorte que le moule est maintenu à la température d'é- coulement de la matière synthétique utilisée, la matière syn- thétique est injectée à travers le canal d'injection 19 dans l'espace interne 20 du moule 12, Lorsque la matière injectée dans le volume interne 20 s'est condensée àune valeur déter- minée, l'on fait passer dans l'espace interne de la boîte 15 un agent de refroidissement,
qui refroidit le moule* L'entré mité extérieure du canal d'injection 19 est mise cu liaison avec l'ajutage d'injection de la machine à injection jusqu'à ce que le moule se soit suffisamment: refroidi pour que la ma- tière synthétique dans le volume interne 20 ne soit plus plas- tique. Jusqu'à, ce moment, la pression d'injection agit, par l'intermédiaire du canal d'injection 19 sur la matière injec- tée dans le volume interne 20.
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Après la solidification de la matière synthétique, le moule est démonté et l'objet: injecté est retire.
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L'on a représente à la Figure 3 une forme de réa lisation de l'invention dans laquelle, au contraire de la forme de réalisation suivant la Figure 1, les moulen ne sont pas ame-
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rt5 à passer dans un four, mais peuvent être réalisés suivant la forme de réalisation de la Figure 2. Les moules peuvent être
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!1y.J sur-un plateau tournant 21.
Les raccords 17 et 18 de ces moules sont reliés à des tuyaux 23 -et 24, qui sont connectés à des conduites traversent l'arbre 22 du plateau tournant 21.
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Ces conduites, à leur tour, sont mises en liaison par des condui tes 25 et 26 avec une botte de commande 27 qui comporte une en- trér et une sortie pour un liquide chauffant et une entrée et une sortie pour uit liquide de refroidissement. Dans cette boi-
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té de conaiande se trouve une soupape d'inversion qui coupe l' 1 envoi du liquide ehaufts1'Ie h l'utile des eonduifiea 33 et 4 ase fait passer dans cette conduite un liquide de refroidissement
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lorsque la pression de la matière synthétique à l'ajutage d'in- jection a atteint une valeur déterminée.
Dans ce but, la botte de commande 27 est reliée par une conduite 28 à un indicateur de pression monté dans la machine d'injection 29. Dans la forme
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de réalisation représentiez la Figure 3, l'on a utilisé comme machine d'injection une presse à vis entraînée par un moteur 30, la matière synthétique étant introduite dans la Machine par
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une trémie 31.
Aussitôt que la matière synthétique s'est soli- dlfiée dans le moule, le plateau tournant 21 est amenJ à tour. ner dans une mesure telle que l'ouverture extérieure du canal * d'injection 19 se trouve en regard de l'ajutage d'injection 32 de la machine d'injection 29. Le moule venant d'être rempli de matière synthétique est alors ouvert et préparé pour une nou-
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velle opération, Dans le but de faciliter la description l'on n4a représente que deux conduites 25, 26 qui mènent de la botte -
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de commande 27 à la table tournante 21. Bien évidemment, un plus grand nombre de ces conduites peut aussi mener au plateau tournant, par exemple une paire de conduites pour chaque moule disposé sur le plateau tournant.
Il peut souvent être utile de ne pas laisser le moule en regard de l'ajutage d'injection jusqu'à ce que la ma- tière synthétique se soit solidifiée dans ce moule. Dans ce cas, il est avantageux d'obturer le canal d'injection 19 par un dis- positif particulier. Dans un exemple de réalisation d'un moule suivant l'invention, un tel dispositif d'obturation pour le ca- nal d'injection 19 peut être combina avec un dispositif qui , condense encore accessoirement la matière syntnétique injectée dans le volume intérieur 20. Le moule peut alors déjà être re- tiré plus tôt de l'ajutage d'injection 19.
La Figure 4 repré- sente un tel exemple de réalisation d'un moule. Dans cet exem- ple de réalisation, le moule présente, en plus du volume inter- ne 20, qui correspond à la pièce à fabriquer, un espace litre accessoire 33, dont l'extraite avant débouche dans le volume interne 20 et dans l'extrémité arrière duquel débouche le canal d'injection 19. Dans cet espace libre 33 est prévu un piston de refoulement 34, qui est repoussé vers l'intérieur par un res- sort de pression 35. Le piston 34 comporte un épaulement 36, sur lequel agit l'extrémité repliée en crochet 27 d'un levier 39 à deux bras supporté à pivotement autour d'un axe 38.
Lorsque l'on fait pivoter le levier 39, il libère l'épaulement 36 et le piston 34 est repoussé dans le moule par le ressort 35. Il ferme alors l'extraite interne du canal d'injection 19 et chasse la matière synthétique se trouvant dans l'espace li- bre 33 dans le volume interne 20, avec pour résultat que la matière qui s'y trouve est encore plus fortement condensée,