Procédé de moulage d'une matière plastique par injection,
et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
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 première 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 une température appropriée 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 appropriée 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 de l'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 accélérée.
On voit donc que, par ce procédé, la matière pénétrant dans le moule froid, c'est-à-dire à 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 piston des pressions considérables, afin de vaincre la résistance due à cette gélification et d'obtenir un moulage correct.
Ces difficultés sont d'autant plus marquées 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 permet d'éviter ces inconvénients et apporte des avantages remarquables au moulage par injection.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention pour le moulage d'une matière plastique par injection est caractérisé en ce qu'on fait passer la matière fondue dans un récipient de fusion, dans un pot d'injection, d'où, à travers un orifice d'injection, on l'injecte dans un moule au moyen d'un piston dont la face active agit directement sur la matière fondue dont la fluidité permet une injection très rapide.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Les fig. 1, 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale schématiques représentant le dispositif dans trois phases différentes de son fonctionnement.
Dans cet exemple, l'alimentation du corps de pompe d'injection en matière fondue s'effectue à travers le piston d'injection lui-même.
Le dispositif comporte un pot d'injection 1 percé, à sa base, d'un orifice d'injection 2. Dans le pot 1 est monté un piston mobile d'injection
3, commandé par une tige 4. Une ou plusieurs résistances électriques 5 assurent le chauffage du pot 1, ainsi que d'un récipient de fusion 6 qui le surmonte et qui est alimenté en matière plastique par une trémie 7 entourant l'orifice supérieur du récipient. La matière contenue dans la trémie 7 est introduite dans le récipient
6 par un piston annulaire 8 mobile le long de la tige 4, indépendamment de celle-ci. L'unique fonction de ce piston 8 est de pousser la matière plastique vers le fond du récipient 6 et d'empêcher des voûtes de matière de se former dans la zone où cette matière, glissant dans le récipient 6, atteint une certaine température et
adhère, en raison de son état semi-fondu, à la paroi chauffée du récipient.
Les résistances 5 sont réglées d'une manière appropriée pour que la matière première contenue dans le fond du récipient 6 soit à l'état fondu.
Une chambre d'injection 9 du pot 1, dans laquelle se meut le piston d'injection 3, peut communiquer avec le récipient 6 par des orifices 10a et un canal 10b, pratiqués dans un embout 11 qui prolonge la tige 4. Sur cet embout, le piston 3 possède une certaine liberté de déplacement axial entre une tête 12 de l'embout et l'extrémité de la tige 4.
A la base de la chambre 9, l'orifice d'injection 2 peut être fermé par une tige obturatrice
13 mobile dans un conduit de petit diamètre disposé transversalement et qui communique
avec la chambre 9 par un canal 14.
D'après la description qui précède, on voit
que, selon l'une des caractéristiques de l'invention, le piston d'injection 3 est 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 est le sui vans:
Dans la fig. 1, le piston 3 occupe sa position haute, prêt à descendre pour l'injection.
L'extrémité de la tige 4 vient, au cours du mouvement de descente, s'appliquer sur la face supérieure du piston 3, obturant ainsi les orifices loua. La tige 4 poursuivant sa descente, la matière plastique contenue dans la chambre 9 est comprimée et refoule, par le canal 14, la tige obturatrice 13 qui démasque ainsi l'ori- fice 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 (fig. 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 grosse, comme sur les pots usuels. Lors de la montée subséquente de la tige 4 (fig. 3), le piston 3 reste immobile jusqu'à ce que la tête 12 de l'embout 11 le rencontre, c'est-à-dire à la fin de la course c (fig. 2). Le piston 3 remonte alors, créant ainsi dans la chambre 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 (fig. 3), lequel ferme alors automatiquement l'orifice 2 sans qu'il soit besoin d'un ressort de rappel.
La montée du piston 3 continuant (fig. 3), la dépression créée dans la chambre 9 aspire du récipient 6 par les orifices 1Oa-1Ob une nouvelle charge de matière plastique fondue.
I1 faut remarquer 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 récipient 6, grâce à un choix approprié du rapport des surfaces des orifices 1 Oa et de la surface inférieure du piston 3, cette dernière étant beaucoup plus importante que celle desdits orifices.
En fin de remontée, la chambre 9, alimentée par les orifices lOa et le canal lOb, est à nouveau remplie et l'on peut recommencer l'opération d'injection.
Le piston 8, qui est indépendant du piston d'injection 3 et de la tige 4, n'a pour fonction que d'alimenter le récipient 6 en matière première et de faire progresser la matière plastique contenue dans la trémie 7 vers la base du récipient 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 la chambre 9.
Une butée 15 est placée de manière à l'empêcher de sortir de son logement.
Dans le cas où l'on voudrait encore accroître la rapidité d'injection, il serait possible de verrouiller mécaniquement l'obturateur 13 pour le maintenir un court instant dans la position représentée à la fig. 1, de telle façon que le piston 3 provoque, dans la chambre 9, une compression plus élevée.
Dans le cas où la matière première serait très pâteuse et ne pourrait s'écouler par aspiration de façon suffisante par les orifices lOa, on peut régler la montée du piston 3, de telle manière que sa face inférieure remonte audessus de la base f du récipient 6, permettant ainsi une alimentation plus importante par communication directe entre le récipient 6 et le pot d'injection 1.
Si besoin est, on peut noyer dans la matière plastique, entre la tige 4 et la paroi interne du récipient 6 (fig. 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, il résulte clairement que le procédé et le dispositif décrits présentent, par rapport à ceux déjà connus, les avantages ci-après
1. Dosage d'injection extrêmement précis: en effet, la quantité de matière injectée peut être réglée de manière à correspondre exactement à la contenance du moule et elle 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 valeur est réglée en conséquence.
2. Injection ultra-rapide dans le moule en raison de la vitesse et de la pression constantes à la sortie de la matière du pot d'injection; cette rapidité empêche la gélification de la matière à l'entrée 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'injection.
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 beaucoup 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 adhérentes à l'orifice du pot d'injection.
7. Abaissement considérable des températures nécessaires habituellement avec, comme conséquence, l'élimination du risque de carbonisation de la matière.
8. Par suite des faibles pressions en jeu et des avantages signalés ci-dessus, possibilité de réalisation économique de moules à parois minces.
Les pièces obtenues par application du procédé décrit ont un meilleur aspect; leur souplesse est plus grande quand on utilise des matières plastiques souples du type polyéthylène et polyamide et elles sont moins cassantes.
REVENDICATIONS :
I. Procédé de moulage d'une matière plastique par injection, caractérisé en ce qu'on fait passer la matière, fondue dans un récipient de fusion, dans un pot d'injection, d'où, à travers un orifice d'injection, on l'injecte dans un moule au moyen d'un piston dont la face active agit directement sur la matière fondue dont la fluidité permet une injection très rapide.