<Desc/Clms Page number 1>
DESCRIPTION Moule pour appareil de recyclage
La présente invention se rapporte au domaine du traitement et du recyclage de déchets thermoplastiques.
H est connu de transformer des déchets thermoplastiques triés ou non en pièces moulées. Ce principe est décrit dans le brevet US 4.008. 858 suivant lequel le matériau est broyé, liquéfié et injecté dans un moule. Plusieurs améliorations ont ensuite été proposées, notamment l'utilisation d'un agent gonflant permettant le remplissage des moules (US 4.187. 352). Le brevet US 4.626. 189 proposait d'améliorer cette technique en utilisant un filtre et un ajutage d'injection. Toutefois avec ces techniques on ne parvient qu'à fabriquer des pièces de forme simple et à paroi épaisse dont la qualité et l'état de surface reste pauvre. Les pièces fabriquées sont par conséquent relativement lourdes et de valeur commerciale réduite. De plus, la gamme de produits pouvant être fabriqués par ces techniques est limitée.
Il en résulte que l'ensemble de ces inconvénients ont une influence défavorable sur la rentabilité industrielle et économique des installations de recyclage pour plastique mélangé.
Le brevet US 4.874. 566 propose l'utilisation d'une extrudeuse à tambour permettant d'augmenter la pression de la matière lors du remplissage des moules. Suivant cette technique on parvient à améliorer la qualité des produits fabriqués, mais la pression élevée pose des problèmes d'étanchéité. Il est difficile d'arrêter l'écoulement de la matière liquéfiée de l'orifice de sortie de l'extrudeuse pendant l'échange des moules et également d'éviter que
<Desc/Clms Page number 2>
la matière sorte du moule avant le refroidissement de celle-ci. A cet effet, le brevet US 4. 874. 566 propose des systèmes complexes. De plus, l'utilisation d'une extrudeuse à tambour est considérée comme une technique présentant beaucoup d'inconvénients.
L'objectif de la présente invention est de remédier dans une large mesure aux inconvénients des techniques citées ci-dessus et de proposer une technique permettant de fabriquer des pièces de forme plus complexe, ayant une épaisseur de paroi moins épaisse et une qualité dimensionnelle ainsi qu'un aspect de surface meilleure. On parviendra dès lors d'élargir la gamme de produits pouvant être fabriqués et, par conséquent, d'améliorer la rentabilité économique des installations.
Suivant l'invention on utilise une extrudeuse de type connu et on évite le problème provoqué par l'écoulement de la matière liquéfiée des moules remplis avant le refroidissement de celle-ci en utilisant des moules équipés de moyens de fermeture.
Ces moyens peuvent être des robinets de fermeture, des vannes de fermeture, des tiroirs ou tout autre moyen permettant de fermer automatiquement l'ouverture d'une enceinte.
Suivant une forme préférentielle de l'invention, on utilisera une extrudeuse à vis, par exemple, celle proposée par le brevet US 5.020. 915 au nom du demandeur, permettant d'obtenir des pressions relativement élevées et d'éviter l'écoulement de la matière liquéfiée pendant l'échange des moules. En effet, une extrudeuse à vis peut simplement être arrêtée pendant l'échange des moules. Ce dispositif est très souple et peut être maîtrisé aisément.
Suivant une forme de mise en application avantageuse, on peut également pourvoir l'extrudeuse de moyens de fermeture.
Dans une telle exécution on pourra même commander les moyens de fermeture de l'extrudeuse et des moules par un système commun ou jumelé.
L'invention sera décrite plus en détail à l'aide de quelques exemples de réalisation, illustrés par les dessins annexés qui représentent :
<Desc/Clms Page number 3>
les figures 1 et 2 : des schémas du dispositif suivant l'invention ; la figure 3 : un schéma d'un moyen de fermeture du moule ; les figures 4 et 5 : des schémas de moyens de fermeture d'une extrudeuse ; les figures 6,7 et 8 : des coupes schématiques d'exemples de réalisation.
En se référant à la figure 1, celle-ci montre une extrudeuse (1) pourvue de sa trémie d'alimentation (2). En dessous de la sortie (6) de l'extrudeuse se trouve un moule (3) avec un moyen de fermeture (5). Le moule est pressé contre la sortie (6) à l'aide de moyens (7) pouvant déplacer le moule contre la sortie (6) de l'extrudeuse. La matière thermoplastique se liquéfie dans l'extrudeuse (1) et est injectée dans le moule (3) sous l'influence de la pression statique générée dans l'extrudeuse. Les moyens de fixation (7) pressent le moule contre la sortie (6) de l'extrudeuse et lorsque les moyens de fermeture (5) se trouvent dans une position ouverte, la matière plastifiée se répand dans toute la partie creuse du moule. Le remplissage du moule (3) est détecté par voie physique.
Le moteur (non représenté) de l'extrudeuse est alors arrêté et les moyens (5) sont fermés. Les moyens de fixation (7) sont désactionnés et le moule (3) rempli est évacué, tandis qu'un moule vide est mis en place pour un nouveau cycle de remplissage.
La figure 2 montre un schéma identique, mais dans cet exemple, la sortie (6) de l'extrudeuse comporte une vanne de fermeture (4). Le cycle de remplissage est identique, mais dans ce cas il n'est pas nécessaire d'arrêter l'extrudeuse lorsque le moule est rempli. A ce moment, la vanne (4) se ferme et lorsque les moyens (5) ferment le moule, la matière plastifiée est empêchée de couler.
La figure 3 montre une vue de haut d'un exemple d'une vanne de fermeture pour moules. Elle se compose d'un corps (10) fixé sur le moule. Ce corps (10) comporte un tiroir (11) pouvant glisser dans des glissières (12). Le tiroir (11) comporte un orifice (13), correspondant à l'ouverture de remplissage du
<Desc/Clms Page number 4>
moule. Lorsque l'orifice (13) du tiroir, qui peut se déplacer à l'aide d'un actuateur (14), se trouve en face de l'ouverture du moule, la matière plastifiée peut couler à travers l'orifice (13) dans le moule. Dès le remplissage du moule, le tiroir est déplacé dans sa position de fermeture (le tiroir se trouve alors dans la position représentée par des traits en pointillés) et le moule est fermé, empêchant la coulée de la matière thermoplastique.
La figure 4 montre une exécution d'un exemple de moyen de fermeture pour une extrudeuse. La sortie (6) de l'extrudeuse (1) comporte une vanne directionnelle (16), qui peut le cas échéant en même temps être une vanne de fermeture. Suivant la position angulaire du rotor (17) pouvant tourner dans le corps de la vanne (16), l'extrudeuse (1) est reliée soit avec le moule (18), soit avec le moule (19), ou bien l'extrudeuse est obturée. Cette exécution de vanne permet le remplissage consécutif de deux ou plusieurs moules sans l'obligation d'arrêter l'amenée de la matière fondue de l'extrudeuse.
La figure 5 représente une section verticale d'une valve de fermeture pour une extrudeuse à vis. Elle montre la vis d'extrusion (21) pouvant tourner dans le cylindre (22), la sortie de l'extrudeuse en forme de filière (23) et des moyens de chauffage (24). La filière (23) est équipée d'un tiroir (25) pouvant se déplacer dans un canal tubulaire (26), qui est perpendiculaire à l'axe (29) de la filière (23). Le déplacement du tiroir (25) est commandé par actuateur (27). Le tiroir (25) comporte un alésage (28) parallèle à l'axe (29) de la filière (23). Dans la position représentée sur la figure, le tiroir (25) ferme le passage de la matière thermoplasti- que fondue.
Quand le tiroir est déplacé de sorte que l'alésage (28) se trouve en ligne avec l'axe (29) de la filière (23), le passage est libre et la matière fondue peut être injectée dans le moule (3).
Avantageusement, l'actuateur (27) et l'actuateur (14) seront le même dispositif.
La figure 6 montre un exemple de mise en application dans une installation de production de produits formés par le recy- clage de déchets thermoplastiques. Le système comporte deux
<Desc/Clms Page number 5>
chariots porte moule (35 et 36). Ces deux chariots se déplacent sur deux rails (37). Chaque chariot est déplacé et positionné par son propre système d'entraînement (38 et 39), dans cet exemple un motoréducteur et une chaîne.
Le fonctionnement de l'ensemble est comme suit : l'hypothèse de départ est que le chariot (36) se trouve en position B et le remplissage du moule (3b) vient d'être terminé. Le chariot (35) se trouve en position A et son moule (3a) est vide, donc prêt pour remplissage.
Le système d'entraînement (39) est actionné et le chariot (36) est déplacé vers la position C. Une fois que le chariot (36) a dégagé la position B, le système d'entraînement (38) est actionné et le chariot (35) est déplacé de A vers la position B.
Le chariot (35) arrivé et arrêté en position B, le système de fixation moule (7) est actionné, de même que le système d'ouverture des vannes (4 et 5), respectivement pour l'extrudeuse (1) et pour le moule (boa) ; ensuite l'extrudeuse est mise en marche et le remplissage du moule (3a), se trouvant sur le chariot (35), commence.
Le moule rempli (3b), se trouvant en position C sur le chariot (36), est enlevé du chariot (36) par un opérateur à l'aide d'un engin de manipulation, dans l'exemple un palan sur portique (32). Le moule rempli (3b) est déchargé dans l'aire de refroidissement où le moule et la pièce coulée seront refroidis. Ce refroidissement peut se faire à l'air libre ou par refroidissement forcé et peut éventuellement être effectué dans un dispositif spécialement conçu à cet effet.
Après le refroidissement, un opérateur ouvre le moule à l'aide d'un engin manipulateur, sort la pièce finie et referme le moule ; le moule devenant ainsi prêt pour un nouveau cycle. Après avoir déchargé le moule (3b), l'opérateur met un moule vide sur le chariot (36). Entretemps, l'opération de remplissage du moule (3a), se trouvant sur le chariot (35), continue jusqu'à la détection "moule rempli". L'amenée de matière plastifiée est alors arrêtée, la vanne de l'extrudeuse (4) et la vanne (5) du moule se ferment, le disposi- tif de fixation moule (7) est désactionné.
<Desc/Clms Page number 6>
Le système d'entraînement (38) du chariot (35) est ensuite actionné et le chariot (35) quitte la zone B et se dirige vers la zone de chargement/déchargement A. Dès que le chariot (35) a dégagé la zone B et si un moule vide a été posé sur le chariot (36), le système d'entraînement (39) du chariot (36) est actionné et la chariot (36) se déplace de la zone C vers la zone B. Le chariot (36) arrivé et arrêté en position B, le cycle de fixation, ouverture vanne, remplissage, etc. se répète et ainsi de suite.
La figure 7 montre un autre exemple d'une forme de mise en application. Elle montre un carrousel (43) à six moules et à six positions de travail. L'ensemble fonctionne de la façon suivante : l'hypothèse de départ est que le moule (42), se trouvant dans l'axe de l'extrudeuse (1), vient de subir son cycle de remplissage.
Le carrousel est alors tourné d'un pas (d'un sixième de tour), le moule rempli (42) est ainsi évacué de la zone de remplissage vers la zone de refroidissement et un moule (51) vide (vidé préalablement) est amené vers la zone de remplissage.
Après l'arrêt du carrousel (43), le système de fixation moule est actionné, de même que le système d'ouverture/fermeture des vannes (4 et 5) (non représentées sur la figure) ; respectivement pour l'extrudeuse (1) et pour le moule (51), ensuite l'extrudeuse (1) est mise en marche et le remplissage du moule (51) commence.
Le moule (42), rempli lors du cycle précédent, est arrivé dans la zone de refroidissement, par exemple un tunnel (44).
Le refroidissement du moule et de la pièce finie peut se faire de façon éprouvée, connue par l'homme de l'art.
Dans l'exécution représentée sur la figure 6, le tunnel de refroidissement comporte quatre stations ou positions.
Entretemps, le remplissage du moule (51) continue jusqu'à la détection"moule rempli". L'arrivée de matière plastifiée est alors arrêtée, la vanne de l'extrudeuse (4) et la vanne (5) du moule se ferment, le dispositif de fixation moule est désactionné.
<Desc/Clms Page number 7>
Le carrousel est ensuite tourné d'un pas et le moule, récemment rempli, entre dans le tunnel de refroidissement (44). En même temps, un moule refroidi quitte le tunnel et, par la rotation du carrousel, s'arrête dans la dernière station avec axe (55). Ce moule est resté quatre cycles dans le tunnel de refroidissement et est prêt pour être ouvert.
L'opération d'ouverture/fermeture moule est commandée par un opérateur et est effectuée à l'aide d'un système de manipulation moule (46). Dans une exécution plus automatisée, toute l'opération ouverture/fermeture/extraction pièce peut être effectuée par un système à robot ne requérant pas l'intervention d'un opérateur.
La figure 8 montre une alternative de l'exemple de mise en application décrite à l'aide de la figure 6. Dans ce mode de mise en exécution les chariots sont supprimés et les moules (3) comportent des patins ou des roulettes glissant ou roulant dans des glissières ou sur des rails (61). Un système d'entraînement continu, dans cet exemple un système à chaîne (62) commandé par un moteur (63), déplace les moules (3). Ce déplacement se fait pas par pas dès le remplissage d'un moule. Le processus de refroidisse- ment/manipulation des moules se fait à l'extérieur du système de transfert représenté sur la figure. Suivant une variante, les moules peuvent être placés directement sur la chaîne (62), qui sert alors elle-même de support.
Il est clair que l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en application décrits.
L'invention couvre toute installation pour le recyclage de matières thermoplastiques utilisant une extrudeuse dans laquelle les moules utilisés comportent ses propres moyens de fermeture.
Ces moyens peuvent être automatiques, des moyens commandés à distance, des moyens pneumatiques, mécaniques, etc... ; la commande peut être électrique, pneumatique ou électronique, etc...
Les avantages d'une telle installation sont évidents étant donné qu'elle évite la mise en place d'un système coûteux de guidage de moule tout en évitant toute fuite de matière liquéfiée.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION Mold for recycling machine
The present invention relates to the field of treatment and recycling of thermoplastic waste.
It is known to transform sorted or unsorted thermoplastic waste into molded parts. This principle is described in US Patent 4,008. 858 according to which the material is ground, liquefied and injected into a mold. Several improvements were then proposed, in particular the use of a blowing agent allowing the filling of the molds (US 4,187,352). US patent 4,626. 189 proposed to improve this technique by using a filter and an injection nozzle. However, with these techniques, it is only possible to manufacture parts of simple shape and with thick walls, the quality and surface condition of which remain poor. The parts produced are therefore relatively heavy and of reduced commercial value. In addition, the range of products that can be produced by these techniques is limited.
As a result, all of these drawbacks have an unfavorable influence on the industrial and economic profitability of recycling installations for mixed plastic.
US patent 4,874. 566 proposes the use of a drum extruder making it possible to increase the pressure of the material when filling the molds. According to this technique, the quality of the products produced can be improved, but the high pressure poses sealing problems. It is difficult to stop the flow of liquefied material from the extruder outlet during mold exchange and also to prevent
<Desc / Clms Page number 2>
the material leaves the mold before it cools. To this end, US Pat. No. 4,874,566 proposes complex systems. In addition, the use of a drum extruder is considered to be a technique with many drawbacks.
The objective of the present invention is to remedy to a large extent the drawbacks of the techniques mentioned above and to propose a technique making it possible to manufacture parts of more complex shape, having a thinner wall thickness and a dimensional quality as well as 'a better surface appearance. We will therefore be able to expand the range of products that can be produced and, consequently, improve the economic profitability of the installations.
According to the invention, an extruder of known type is used and the problem caused by the flow of the liquefied material from the filled molds is avoided before the latter is cooled by using molds equipped with closing means.
These means can be closing valves, closing valves, drawers or any other means allowing the opening of an enclosure to be closed automatically.
According to a preferred form of the invention, a screw extruder will be used, for example, that proposed by US patent 5,020. 915 in the name of the applicant, making it possible to obtain relatively high pressures and to avoid the flow of the liquefied material during the exchange of the molds. Indeed, a screw extruder can simply be stopped during the exchange of the molds. This device is very flexible and can be easily mastered.
According to an advantageous form of application, it is also possible to provide the extruder with closing means.
In such an embodiment, it is even possible to control the means for closing the extruder and the molds by a common or twin system.
The invention will be described in more detail with the aid of a few exemplary embodiments, illustrated by the appended drawings which represent:
<Desc / Clms Page number 3>
Figures 1 and 2: diagrams of the device according to the invention; Figure 3: a diagram of a mold closure means; Figures 4 and 5: diagrams of closing means of an extruder; Figures 6,7 and 8: schematic sections of exemplary embodiments.
Referring to Figure 1, it shows an extruder (1) provided with its feed hopper (2). Below the outlet (6) of the extruder is a mold (3) with a closure means (5). The mold is pressed against the outlet (6) using means (7) which can move the mold against the outlet (6) of the extruder. The thermoplastic material liquefies in the extruder (1) and is injected into the mold (3) under the influence of the static pressure generated in the extruder. The fixing means (7) press the mold against the outlet (6) of the extruder and when the closing means (5) are in an open position, the plasticized material spreads throughout the hollow part of the mold. The filling of the mold (3) is detected physically.
The extruder motor (not shown) is then stopped and the means (5) are closed. The fixing means (7) are deactivated and the filled mold (3) is removed, while an empty mold is put in place for a new filling cycle.
FIG. 2 shows an identical diagram, but in this example, the outlet (6) of the extruder comprises a closing valve (4). The filling cycle is identical, but in this case it is not necessary to stop the extruder when the mold is filled. At this time, the valve (4) closes and when the means (5) close the mold, the plasticized material is prevented from flowing.
Figure 3 shows a top view of an example of a shut-off valve for molds. It consists of a body (10) fixed on the mold. This body (10) comprises a drawer (11) which can slide in slides (12). The drawer (11) has an orifice (13), corresponding to the filling opening of the
<Desc / Clms Page number 4>
mold. When the orifice (13) of the drawer, which can be moved using an actuator (14), is opposite the opening of the mold, the plasticized material can flow through the orifice (13) in the mold. As soon as the mold is filled, the drawer is moved to its closed position (the drawer is then in the position represented by dotted lines) and the mold is closed, preventing the thermoplastic material from pouring.
FIG. 4 shows an embodiment of an example of closure means for an extruder. The outlet (6) of the extruder (1) comprises a directional valve (16), which may if necessary be at the same time a closing valve. Depending on the angular position of the rotor (17) which can rotate in the valve body (16), the extruder (1) is connected either with the mold (18) or with the mold (19), or else the extruder is closed. This valve execution allows the consecutive filling of two or more molds without the obligation to stop the supply of molten material from the extruder.
Figure 5 shows a vertical section of a shut-off valve for a screw extruder. It shows the extrusion screw (21) which can rotate in the cylinder (22), the outlet of the die-shaped extruder (23) and heating means (24). The die (23) is equipped with a drawer (25) which can move in a tubular channel (26), which is perpendicular to the axis (29) of the die (23). The movement of the drawer (25) is controlled by actuator (27). The drawer (25) has a bore (28) parallel to the axis (29) of the die (23). In the position shown in the figure, the drawer (25) closes the passage of the molten thermoplastic material.
When the drawer is moved so that the bore (28) is in line with the axis (29) of the die (23), the passage is free and the molten material can be injected into the mold (3).
Advantageously, the actuator (27) and the actuator (14) will be the same device.
FIG. 6 shows an example of application in a plant for the production of products formed by the recycling of thermoplastic waste. The system has two
<Desc / Clms Page number 5>
mold carrier carts (35 and 36). These two carriages move on two rails (37). Each carriage is moved and positioned by its own drive system (38 and 39), in this example a gear motor and a chain.
The operation of the assembly is as follows: the starting hypothesis is that the carriage (36) is in position B and the filling of the mold (3b) has just been completed. The carriage (35) is in position A and its mold (3a) is empty, therefore ready for filling.
The drive system (39) is activated and the carriage (36) is moved to position C. Once the carriage (36) has cleared position B, the drive system (38) is actuated and the carriage (35) is moved from A to position B.
The carriage (35) arrived and stopped in position B, the mold fixing system (7) is actuated, as well as the valve opening system (4 and 5), respectively for the extruder (1) and for the mussel (boa); then the extruder is started and the filling of the mold (3a), located on the carriage (35), begins.
The filled mold (3b), being in position C on the carriage (36), is removed from the carriage (36) by an operator using a handling device, in the example a hoist on a gantry (32 ). The filled mold (3b) is discharged into the cooling area where the mold and the casting will be cooled. This cooling can be done in the open air or by forced cooling and can optionally be carried out in a device specially designed for this purpose.
After cooling, an operator opens the mold using a manipulator, takes out the finished part and closes the mold; the mold thus becoming ready for a new cycle. After unloading the mold (3b), the operator places an empty mold on the carriage (36). Meanwhile, the mold filling operation (3a), located on the carriage (35), continues until the "mold filled" detection. The supply of plasticized material is then stopped, the valve of the extruder (4) and the valve (5) of the mold close, the device for fixing the mold (7) is deactivated.
<Desc / Clms Page number 6>
The drive system (38) of the carriage (35) is then actuated and the carriage (35) leaves zone B and goes towards loading / unloading zone A. As soon as the carriage (35) has cleared zone B and if an empty mold has been placed on the carriage (36), the drive system (39) of the carriage (36) is actuated and the carriage (36) moves from zone C to zone B. The carriage ( 36) arrived and stopped in position B, the fixing cycle, valve opening, filling, etc. repeats itself and so on.
Figure 7 shows another example of a form of implementation. It shows a carousel (43) with six molds and six working positions. The assembly works as follows: the initial assumption is that the mold (42), being in the axis of the extruder (1), has just undergone its filling cycle.
The carousel is then rotated by one step (by one sixth of a turn), the filled mold (42) is thus evacuated from the filling zone towards the cooling zone and an empty mold (51) (emptied beforehand) is brought to the filling area.
After stopping the carousel (43), the mold fixing system is activated, as is the valve opening / closing system (4 and 5) (not shown in the figure); respectively for the extruder (1) and for the mold (51), then the extruder (1) is started and the filling of the mold (51) begins.
The mold (42), filled during the previous cycle, arrived in the cooling zone, for example a tunnel (44).
The cooling of the mold and of the finished part can be done in a proven way, known to those skilled in the art.
In the embodiment shown in Figure 6, the cooling tunnel has four stations or positions.
Meanwhile, the filling of the mold (51) continues until the detection "mold filled". The supply of plastic material is then stopped, the extruder valve (4) and the mold valve (5) close, the mold fixing device is deactivated.
<Desc / Clms Page number 7>
The carousel is then turned one step and the recently filled mold enters the cooling tunnel (44). At the same time, a cooled mold leaves the tunnel and, by the rotation of the carousel, stops in the last station with axis (55). This mold has remained in the cooling tunnel for four cycles and is ready to be opened.
The mold opening / closing operation is controlled by an operator and is performed using a mold handling system (46). In a more automated execution, the whole opening / closing / part extraction operation can be carried out by a robot system which does not require the intervention of an operator.
FIG. 8 shows an alternative to the example of implementation described with the aid of FIG. 6. In this embodiment, the carriages are eliminated and the molds (3) have skids or rollers sliding or rolling in slides or on rails (61). A continuous drive system, in this example a chain system (62) controlled by a motor (63), moves the molds (3). This movement is done step by step as soon as a mold is filled. The mold cooling / handling process takes place outside the transfer system shown in the figure. According to a variant, the molds can be placed directly on the chain (62), which then itself serves as a support.
It is clear that the invention is not limited to the examples of implementation described.
The invention covers any installation for recycling thermoplastic materials using an extruder in which the molds used have its own closing means.
These means can be automatic, remotely controlled means, pneumatic, mechanical means, etc .; the control can be electric, pneumatic or electronic, etc ...
The advantages of such an installation are obvious since it avoids the installation of an expensive mold guide system while preventing any leakage of liquefied material.