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" Perfeotionnements apportés aux machines à mouler"
La présente invention est relative aux machines à mouler et bien qu'elle soit décrite comme étant appli- quée au moulage par extrusion, elle n'est nullement limi- tée à ce domaine particulier mais peut être utilisée pour n'importe quelle autre machine mouleuse.
Pour le moulage de matières, par extrusion, tel- les que des matières plastiques, celles-ci sont générale- ment introduites, depuis une trémie d'alimentation, dans une chambre de chauffage dans laquelle elles sont ramollies par la chaleur après quoi elles sont refoulées, hors de cette chambre, dans un moule fermé. Les matières sont alors refroidies ou cuites dans le moule et ensuite expulsées hors de celui-ci sous forme de pièces ou articles finis.
Généralement la chambre de chauffage a des di- mensions suffisantes pour pouvoir contenir la quantité de matières qui est à plastifier après qùaque cycle d'extra- sion. De cette manière on est certain de disposer d'une
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alimentation convenable en matières plastifiées pour le cycle de moulage suivant. Dans bien des cas le genre des matières à mouler, les dimensions du moule à remplir et la nature de la pièce à mouler permettent d'effectuer le cycle total du moulage à une vitesse élevée.Dans de tels cas, le facteur déterminant pour la vitesse de la machine ré- side dans la durée nécessaire pour plastifier convenable- ment la matière à mouler, dans la chambre de chauffage.
Ceci résulte du fait, si la matière est introduite dans la chambre de chauffage à l'état granuleux quand elle est froi- de, que le chauffage de cette matière doit avoir lieu par conduction dans cette matière depuis les parois de la cham- bre de chauffage. On a également constaté, en logeant une mèche en une matière conductrice de la chaleur dans la chambre même et en chauffant cette mèche, que l'on peut plastifier plus rapidement la matière. Malgré cela un tel procédé de plastification n'est souvent pas asse rapide pour un cycle de moulage à grande vitesse.
La plupart des matières plastiques absorbent une certaine quantité d'humidité entre le moment où elles sont préparées et celui o@ elles sont introduites dans la ma- chine à mouler. Ces matières, en étant chauffées, dégagent une quantité considérable de vapeur d'eau qui a une ten- dance à pénétrer dans le moule et à créer des vides et des cavités dans les matières contenues dans le moule? Fréquem- ment cette vapeur d'eau se mélange aux matières plastiques expulsées de sorte que le produit obtenu devient poreux et fragile et présente des soufflures et des défauts su- perficiels.
L'inconvénient susindiqué peut être écarté par un préchauffage des matières, suivant un degré prédéterminé, avant le moulage de celles-ci. A cet effet il est néces- saire d'avoir recours à une machine séparée pour le préchauf-
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fage de la matière. De plus, on est obligé de préchauffer une quantité assez importante de matières pour satisfaire aux demandes de la machine. Quand le fonctionnement de la mou- leuse est interrompu, les matières plastiques préchauffées se refroidissent et absorbent à nouveau l'humidité qui avait été uexpulsée auparavant .
Un autre inconvénient du préchauf- fage, tel qu'appliqué jusqu'ici, réside dans.le fait que la cuisson d'un grand nombre de matières plastiques commenoe quand on les chauffe de sorte que leur quailité diminue quand elles ne sont pas moulées immédiatement. Ceci se présente plus spécialement dans le cas des matières plastiques .dur- cissant par la chaleur mais il est évident que tout chauf- fage donne lieu à une dertaine perte des plastifiants dans les matières dites thermoplastiques, cette perte affectant, d'une manière préjudiciable, la faculté de moulage de ces matières et la qualité des pièces moulées obtenues.
La présente invention a pour but d'éviter ces in- convénients et elle consiste, principalement, en une ma- chine à mouler comprenant une trémie d'alimentation et une chambre de chauffage dans laquelle la matière à mouler est plastifiée avan d'être introduite dans le moule, caracté- risée par le fait qu'elle comporte un transporteur à cour- roie pour introduire la matière à mouler, depuis la trémie, dans la chambre de chauffage, des moyens de chauffage étant prévus pour préchauffer la matière pendant qu'elle se dé- place sur le transporteur.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'ex- emple, plusieurs modes de réalisation de l'invention.
Les figs. 1 à 4 montrent, respectivement en élé- vation (parties en coupe et parties arrachées), en coupe transversale selon 2-2 fig. l, en coupe transversale selon 3-3 fig. 1, en coupe verticale et longitudinale selon 4-4 fig: 3 (à plus grande échelle), une machine typique pour le moulage par extrusion et quicomporte des dispositifs établis selon l'invention.
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La fig. 5 contre, en élévation, une partie du mécanisme d'entraînement du dispositif d'alimentation.
La fig. G montre, semblablement à la fige 4, une variante pour le préchauffage des matières à mouler.
La fige 7 montre un schéma électrique d'une com- mande utilisée de pair avec le dispositif selon la fig. 6.
La fig. 8 montre, en coupe, une autre variante pour le préchauffage des matières avant leur entrée dans la chambre de chauffage ainsi qu'un mécanisme d'entraîne- ment différent pour le dispositif d'alimentation.
La fig. 9 montre, semblablement à la fig. 8, un autre dispositif de chauffage et un séparateur magnétique pour enlever les particules métalliques hors des matières.
Les figs. 10 et 11 montrent, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale selon 11-11 fig. 10, d'autres moyens de chauffage et un transporteur avec une courroie en tissu, sous laquelle se trouve une plaque pour réfléchir la chaleur qui traverse les matières et la Courroie.
La fig. 12 montre,schématiquement, un dispositif pour régler automatiquement l'entrée en jeu des moyens de chauffage du dispositif selon les figs. 10 et 11, ce dis- positif coopérant avec le dispositif d'alimentation en con- cordance avec la quantité de matières débitée par ce dis- positif d'alimentation.
La machine à mouler,, montrée sur lesfigs. 1 à 4, comprend un bâti 10 etun moteur 12 pour serrer les coquil- les 14 et 16. La coquille 16 comprend un orifice d'admis- sion 18 qui communique avec une tuyère 20 de la chambre de chauffage 22. Cette chambre 22 comporte des moyens de chauf- fage appropriés, tels que des éléments chauffants électri- ques 24 pour amener la matière plastique,contenue dans la cavité 26, à la température de moulage.
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La matière à mouler est introduite dans la cham- bre de chauffage par une ouverture 28 et est expulsée hors de oelle-ci par un plongeur d'extrusion 30 qui se déplace* suivant un mouvement alternatif, dans la cavité 26 et qu- quel est relié un plongeur 32, à double effet et commandé par un fouide.
La chambre de chauffage 22 est montée, de pré- férence, sur un support fixe 34 dans lequel est ménagée une cavité26' qui se trouve dans le prolongement de la cavité 26 de la chambre de chauffage 22. La machine à extrusion comprend, en outre, une trémie d'alimentation 36 qui reçoit la matière à mouler et hors de laquelle ladite matière est débitée dans la chambre de chauffage par l'ouverture 28.
Comme visible sur les figs. 2, 3 et 4, la trémie 36 est montée sur le support 34 comme indiqué par le plan de jonc- tion incliné 38. Un passage 40 est ménagé dans l'extrémi- té inférieure de la trémie 36 et ce passage.débouche directe- ment au dessous d'une courroie transporteuse 42 passant sur un rouleau 44, tourillonné dans le support 34, et sur un rouleau 46, tourillonné dqns le corps de la trémie. Un registre 48 est monté d'une manière réglable, à l'aide d' un dispositif à vis et fentes allongées 50, sur la trémie pour faire varier, en réglant la position du registre 48, l'épaisseur de la couche de matières qui s'écoulent depuis la trémie dans la chambre de chauffage.
L'axe 52 du rouleau 44 traverse la paroi latéra- le du support 34 et porte un pignon 55 qui engrène constam- ment avec une crémaillère 56. Celle-ci comporte un prolon- gement qui traverse un bras 58 monté sur le plongeur d' extrusion 30.
Des collets écartés 60, montés d'une manière rég- lable sur le prolongement de la crémaillère 56, déterminent de le mouvement relatif du bras 58 et/a crémaillère 56 et il en résulte que, pendant le mouvement alternatif du
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plongeur 30, la démaillera 56 et, par conséquent, le pig- non 54 sont entraînés suivant une course prédéterminée.
On voit sur la fige 5 que le pignon 54 est relié à l'arbre 52 par un mécanisme à rochets 62 par lequel le pig- non 54 entraîne l'ambre 52 quand ledit pigeon est entraîné,
Suivant un mouvement dextrogyre par rapport à la fige 5.
Quand le pignon 54 tourne dans le sens levogyre, par rap- port à la fig. 5, aucune liaison d'entraînement n'est établie entre le pignon 54 etl'arbre 52.Pendant l'avance du plon- geur d'extrusion 30, l'arbre 52 estentraîné sur une lon- gueur prédéterminée et pendant son recul, l'arbre 52 reste immobile. L'entraînement de l'arbre 52 provoque la :Vote- tion du rouleau 44 dans un sens pour lequel la courroie transporteuse 42 amène la matière plastique depuis la tré- mie 36 jusque dans la chambre de chauffage 22. La courroie
42 peut être en un tissu solide, tel qu'une toile épaisse, en cuir; en caoutchouc entoilé, en un ruban métallique.
Sur la fig. 6 on montre un dispositif pour lequel la matière plastique est chauffée au cours de son passage depuis la trémie jusque dans la chambre de chauffage' Le support 34 et la trémie 36 peuvept être les mêmes que ceux des figs. 1 à 4 mais en aval- de la trémie est établi un dispositif de chauffage, désigné d'une manière générale par 64. Ce dispositif comprend un châssis 68 monté sur l' extrémité du support 54 à la place de la trémie et son ex- trémité opposées est propre à recevoir lédite trémie; Le châssis porte une rangée de lampes chauffantes 66 qui peu- vent être de n'importe quel type approprié pour émettre un rayonnement importanten rayons chauffants infra-rouges.
Ces lampes peuvent être telles que leur réflecteur soit établi à l'intérieur de celles-ci et les rayons émanant de ces lampes peuvent être réfléchis également par un réflec- teur supporté par le châssis. Les lampes sont établies au
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dessus de la courroie 70 qui diffère de celle désignée plus haut par 42 en ce sens qu'elle est plus longue. La courroie 70 est, de préférence, en métal et elle est polie de ma- nière que les rayons calorifiques, qui traversent la ma- tière, portée par cette courroie, soient réfléchis par la face polie du métal et traversent à nouveau la matière de sorte que ces rayons chauffants sont exploités de manière très efficace.
La courroie 70 peut être constituée en di- vers métaux, mais on a constaté que du métal Monel et poli ou de l'acier au nickel donnent toute satisfaction.
Comme indiqué plus haut, le chauffage de la ma- tière plastique ; qu'il est effectué par le poste chauf- fant, provoque le dégagement d'une quantité relativement grande de vapeur d'eau. Pour empêcher que cette vapeur puis- se s'accumuler dans le dispositif de chauffage, on prévoit une ou plusieurs entrées d'air 72 munies de grillages et une ouverture de décharge 74 aboutissant à l'entrée d'une soufflerie 76. Par le fonctionnement de la soufflerie 76 on obtient un passage continu de l'air à travers le poste chauffant ce qui donne lieu à l'évacuation de la vapeur provenant de la matière chauffée.
Le courant électrique est fourni aux lampes chauf- fantes de préférence d'une manière réglable afin que le préchauffage de la matière à mouler soit suffisant pour provoquer le dégagement pour ainsi dire de la totalité de l'humidité contenue dans cette matière: D'autre part, la chaleur dégagée pendant le préchauffage est juste inférieure à celle qui est nécessaire pour provoquer le ramollissement de la matière. Cette différence de température empêche que la matière à mouler devienne collante ou poisseuse et adhère à la courroie transporteuse.
L'énergie électrique fournie aux lampespeut être réglée thermostatiquement de la manière bien connue, par exemple en ayant recours à un thermostat 78
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sensible à la température de la matière à l'endroit où cel- le-ci passe depuis la courroie transporteuse jusque dans la chambre de chauffage. Si la matière plastique devient légèrement collante, au moment où elle pénètre dans la chambre de chauffage, on peut faire comporter au support 34 une raclette 80 qui détache la matière du métal constituant la courroie 70 après que cette courroie a contourné le rou- leau 44.
Pendant le fonctionnement de la machine d'extru- sion, telle que montrée sur les desshs, il arrive des mo- ments où il n'est pas possible de faire fonctionner cette machine d'une manière absolument automatique. Ces modifi- cations dans le fonctionnement de la machine se produisent quand les moules doivent être remplacés ou nettoyés, quand la trémie doit être remplie, quand il y a lieu de faire une réparation à la machine ou pour toutes autres raisons.
Dans ces conditions, il est nécessaire que l'intensité de chauffage des lampes soit réduite ou que les lampes soient complètement éteintes pour que la matière à mouler, qui se trouve sur la courroie transporteuse, ne devienne pas trop chaude ou soit plastifiée ou. cuite. A cet effet, les lampes sont, de préférence, établies dans un circuit électrique analogue à celui de la fig. 7. Dans ce circuit, les lignes d'alimentation Ll et L2 sont reliées à un circuit dans le- quel les lampes 66 sont montées en série avec un rhéostat 82 muni d'une série de plots 84 et d'un bras 86 qui peut être déplacé sur ces plots. Un ressort 88 maintient normale- ment le bras 86 dans la position montrée sur la fig. 7 pour laquelle la série de plots est complètement mise hors cir- cuit, alors que la tension totale est fournie aux lampes chauffantes.
Quand le plongeur d'extrusion 30 est au bout de sa course de recul, une came 90, montée sur ce plongeur 30,
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ferme un interrupteur 81 (fig. 7) qui est établi entre les lignes Ll et L2 en série avec une bobine A d'un contacteur.
La tobine A coopère avec un interrupteur Al, normalement ouvert, qui est relié en série à un moteur à temps T branché entre les lignes Ll et L2. Quand l'interrupteur Al est fermé, le moteur T commence à fonctionner à une vites- se réduite et, après un délai prédéterminé, il déplace le btas 86 dans le sens dextrogyre sur la série de plots 84.
De cette manière on réduit progressivement la tension four- nie aux lampes 66 et quand le bras 86 est à sa position extrême après ce mouvement dextrogyre, la tension fournie aux lampes est seulement suffisante pour maintenir le ma- tière à mouler, qui se trouve sur la courroie transporteu- se en dessous de ces lampes, à une température qui est de préférence, un peu inférieure à la température usuelle de préchauffage. On obtient ainsi que la machine est prête à recommencer immédiatement son travail et on évite le dan- ger que la matière, qui se trouve sur la courroie, soit plastifiée complètement ou puisse être cuite.
Sur la fig. 8 on a désigné les mêmes organes que ceux déjà décrits par les mêmes chiffres de référence. Pour cette variante on remplace les lampes chauffantes 66 de la fig. 6 par deux plaques 9µet 92 qui sont établies de part et d'autre de la courroie 94. Ces plaques sont reliées à une source d'énergie électrique à haute fréquence afin qu' un ohamp électrique, de fréquence élevée, puisse être étab- li entre lesdites plaques, ce champ traversant la matière posée sur la courroie et chauffant cette matière.
Il est évident que la courroie 94 de la fig. 8 doit être constituée, de préférence, en tissu plutôt qu'en métal pour éviter la formation d'arcs dans la matière par l'effet du champ électrique par suite de la concentration dudit champ à la surface de la courroie et qui résulte de 7
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la section transversale uniforme que possède la matière déposée sur celle-ci. Le dispositif selon la fig. 8 comprend également une variante pour le mécanisme d'entraînement de la courroie transporteuse. Une courroie ou chaine 96 entrai- ne un des rouleaux supportant la courroie et est commandée par l'arbre de sortie 98 d'un réducteur de vitesse réglab- le 100 qui, à son tour, est entraîné par un moteur électri- que 102.
Le réducteur 100 est réglable, en ce qui concerne le rapport de transmission, à l'aide d'un pignon 104 en- grènant avec une crémaillère 106. L'agencement est tel que, lorsque la crémaillère est déplacée vers la droite par rap- port à la fig. 8, la vitesse de l'arbre 90 soit diminuée alors que la vitesse de cet arbre augmente quand la cré- maillère est déplacée vers la gauche. Le rapport de trans- mission est automatiquement modifié de manière que la cour- se du plongeur d'extrusion 30 reste cons tante . La crémail- lère est reliée à un plongeur 108 qui peut coulisser dans un cylindre 110.
Ce cylindre 110 est relié à un conduit 112 avec soupape de décharge 114 qui, lorsqu'elle est ouverte, établit la communication entre ce conduit 112 et la face d'avancement du plongeur, commandé par un fluide, par le- quel on obtient le déplacement du plongeur d'extrusion 30.
Quand une pression prédéterminée agit sur la face d'avance- ment de ce plongeur 30, la soupape de décharge 114 s'ouvre et la pression, régnant dans le conduit 112, agit sur le plongeur 108 pour déplacer celui-ci vers la droite par rap- port à la fig. 8. Ce mouvement vers la droite du plongeur 108 provoque le déplacement de la crémaillère 106 vers la droite de sorte que le pignon 104 se déplace dans un sens pour lequel on obtient la réduction de la vitesse.
Quand la pression, agissant sur la face d'avancement du plongeur,qui commande le plongeur d'extrusion 30, augmente, de sorte que ce dernier est déplacé vers la gauche par rapport à la
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fig. 8, l'organe 116, monté sur le plongeur 30, vient en contact avec l'autre extrémité de la crémaillère 106 et refoule celle-ci vers la gauche et vers une position pour laquelle on obtient un accrossement de la vitesse.
Quand le plongaur 30 recule, la crémaillère 106 reste à la position qu'elle occupait de sorte que la vites- se de l'arbre 98 est réglée en fonction de l'amplitude du déplacement du plongeur 30. Il est évident que cet agence- ment tient compte des courses différentes du plongeur 30 et qu'un accroissement de la course de ce plongeur 30 pro- voque une augmentation du débit de la matière à mouler, alors qu'une diminution de cette course donne lieu à une réduc- tion de débit. Il en résulte que le plongeur 30 a une ten- dance d'effectuer constamment une course sensiblement cons- tante et que la chambre de chauffage contient une quantité minimum de matières après chaque cycle d'extrusion.
La fig. 9 montre une disposition analogue à celle des figs. 6 et 8 mais qui en diffère en ce sens que la courroie transporteuse 118 est métallique: De plus, une bo- bine d'induction 120 est établie autour de la courroie et cette bobine est alimentée avec un courant à haute fréquen- ce par les bornes 122. La matière à mouler est chauffée in- directement par le transfert de la chaleur par conduction, à cette matière, depuis la courroie transporteuse: Le dispo- sitif comporte, en outre, un séparateur magnétique 124 qui comprend une plaque 126 qui peut être excitée par une bobine 128.
La plaque 126 se trouve à proximité et au dessus de la couche de matières à mouler qui repose sur la courroie et peut attirer, hors de cette matière, toutes les particu- les métalliques et magnétiques qui, si elles pénétraient dans la chambre de chauffage, pourraient détériorer celle- . ci, griffer le moule ou abîmer les pièces moulées.
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Sur les fige. 10 et 11 on montre une disposition analogue à celle de la fig. 6 à l'exception que 1:. courroie transporteuse est en tissu, alors que le dispositif chauf- fant comprend une plaque réflectrice 132 établie en dessous du brin supérieur de la courroie 130 pour réfléchir les rayons calorifiques, qui ont traversé la courroie, vers le haut.De cette manière il se produit un minimum de pertes de chaleur pour le dispositif chauffant et on peut utiliser une courroie transporteuse plus flexible en tissu.
Sur la fig . 12 on a montré des moyens pour rég- ler le chauffage obtenu par plusieurs lampes.Ces moyens de réglage sont sensibles à la longueur de le course du plongeur d'extrusion et sont destinés à régler l'intensité de chauffage des lampes de manière telle que seule la ma- tière à mouler, qui vient d'être débitée, soit chauffée,alors que la matière qu.i avait été préchauffée antérieurement et qui repose encore sur la courroie transporteuse, n'atteint pas une température trop élevée par laquelle elle risque de devenir collante ou poisseuse tout en étant difficile à traiter. On voit sur la fige 12 que les lampes 134 sont jais- posées en plusieurs rangées 136. Les lampes de chaque ran- gée sont reliéesen parallèle à une borne qui,à son tour, est connectée à la ligne principale 13.
L'autre borne de chaque rangée est reliée par un fil à un des plots d'un commutateur 138. Les plots de celui-ci peuvent être touchés par une plaque contactrice 140 connectée à l'autre ligne principale L4. La plaque contactrice I40 est reliée à un plongeur 142 qui peut coulisser dans un cylindre 144 dans lequel un fluide est admis par un conduit146 depuis la face d'avancement du plongeur 32 qui commande le plongeur d'extrusion 3C. Le plongeur 30 porte un bras 148 qui peut venir buter contre l'extrémité du plongeur 142 pour déplacer celui-ci dans une direction opposée à celle suivant laquelle
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il est déplacé par la pression régnant dans le conduit 146.
L'agencement est tel que, lorsqu'une pression prédéterminée agit sur la face d'avancement du plongeur 32, cette pression soit transmise par le conduit 146 dans le cylindre 144 pour déplacer le plongeur 142 vers la droite 'par rapport à la fig. 12. De cette manière, le plongeur entraîne la plaque oontactrioe 140 vers la droite et'il en résulte que les lampes 134 sont éteintes successivement depuis l'extrémité de décharge de la courroie transporteuse vers l'extrémité de celle-ci qui se trouve sous la trémie d'alimentation.
Quand la pression, sur la face d'avancement du plongeur 32, ,augmente dé sorte que ce plongeur est déplacé vers la gauche, un organe 148 solidaire du plongeur d'extrusion 30 vient en contact avec le plongeur 142 et déplace oelui-ci vers la gauche en entraînant la plaque contactrice 140 dans le même sens ce qui allume successivement les lampes reliées aux plots138 avec lesquels cette plaque vient en contact.
Quand le plongeur 30 récule, le plongeur 142 reste à la position à laquelle il a été amené par l'organe 148.
Le nombre de lampes qui restent allumées correspond alors uniquement à celles qui sont nécessaires à préchauffer la quantité de la matière à mouler qui vient d'être déchargée depuis la trémie sur la courroie transporteuse.
Il est évident que l'on peut prévoir des moyens multiplicateurs propres à augmenter la course du plongeur 142 si on le désire. De plus, un nombre plus ou moins grand de lampes 134 peut être prévu sans affecter l'agencement principal du dispositif selon la fig. 12. Ce dispositif per- met de préchauffer la matière à mouler à un degré de vitesse maximum tout en effectuant ce préchauffage une seule fois seulement pendant le transfert de cette matière à l'aide de la courroie transporteuse. On peut ainsi donner au cycle
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de la machine une vitesse maximum sans courir le risque que la matière à mouler soit surchauffée. De plus, la ma- tière est moulée à une température plus uniforme que lors- que le traitement thermique complet a lieu dans la chambre de chauffage.
Par conséquent, lespièces moulées dans une machine établie conformément à l'invention sont cuites plus uniformément et sortent du moule sous forme d'un produit de meilleure qualité. L'invention permet de supprimer l'in- tervention d'un préchauffeur auxiliaire coûteux pour sécher la matière à mouler avant de procéder au moulage de celle- ci ce qui réduit considérablement les frais d'établissement de l'installation tout en éliminant une partie des frais de salaires pour le moulage des n.atières. Le dispositif étab- li selon l'invention peut être utilisé tout aussi bien pour le moulage de matières durcissant par la chaleur et qui sont généralement difficiles à traiter par extrusion pour la rai- son qu'elles risquent de durcir dans le cylindre d'extru- sicn en provoquant ainsi un arrêt couteux
de la machine pour le nettoyage de ce cylindre.
Dans certains cas, le moulage de résinesdurcis- sant par la chaleur peut être effectué, conformément à l'in- vention, sans qu'il soit nécessaire d'introduire une mèche dans la chambre d'extrusion pour chauffer l'intérieur de celle-ci. On diminue ainsi la quantité de matières résiduel- les qui peuvent subsister dans la chambre et on peut donner à celle-ci une forme cylindrique dont le nettoyage, si né- cessaire, peut être effectué d'une manière plus rapide.
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"Improvements to molding machines"
The present invention relates to molding machines and although it is described as being applied to extrusion molding it is by no means limited to this particular field but can be used for any other molding machine. .
For the molding of materials, by extrusion, such as plastics, these are generally introduced from a feed hopper into a heating chamber where they are softened by heat after which they are heated. repressed, out of this chamber, in a closed mold. The materials are then cooled or baked in the mold and then expelled out of it as finished parts or articles.
Usually the heating chamber is of sufficient size to be able to contain the amount of material which is to be plasticized after each extraction cycle. In this way we are sure to have a
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adequate supply of plasticized material for the next molding cycle. In many cases the type of material to be molded, the dimensions of the mold to be filled and the nature of the part to be molded allow the entire molding cycle to be carried out at a high speed. In such cases the determining factor for the speed of the machine remains in the time necessary to properly plasticize the material to be molded in the heating chamber.
This results from the fact, if the material is introduced into the heating chamber in a granular state when it is cold, that the heating of this material must take place by conduction in this material from the walls of the heating chamber. heater. It has also been found, by housing a wick of a heat-conducting material in the chamber itself and by heating this wick, that the material can be plasticized more quickly. Despite this, such a plasticizing process is often not fast enough for a high speed molding cycle.
Most plastics absorb a certain amount of moisture between the time they are prepared and the time they are introduced into the molding machine. These materials, on being heated, give off a considerable amount of water vapor which has a tendency to enter the mold and create voids and cavities in the materials contained in the mold. Frequently this water vapor mixes with the expelled plastics so that the product obtained becomes porous and brittle and exhibits blisters and surface defects.
The above-mentioned drawback can be overcome by preheating the materials, to a predetermined degree, before molding them. For this it is necessary to have recourse to a separate machine for the preheating.
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fage of matter. In addition, it is necessary to preheat a large enough quantity of material to meet the demands of the machine. When the operation of the moulder is interrupted, the preheated plastics cool down and again absorb the moisture which had previously been expelled.
Another disadvantage of preheating, as applied heretofore, is that the curing of a large number of plastics begins when they are heated so that their quality decreases when they are not immediately molded. . This occurs more especially in the case of heat-hardening plastics, but it is evident that any heating gives rise to some loss of plasticizers in so-called thermoplastic materials, this loss adversely affecting , the ability to mold these materials and the quality of the molded parts obtained.
The object of the present invention is to avoid these drawbacks and it consists mainly of a molding machine comprising a feed hopper and a heating chamber into which the molding material is plasticized before being introduced. in the mold, characterized by the fact that it comprises a belt conveyor for introducing the material to be molded, from the hopper, into the heating chamber, heating means being provided for preheating the material while it moves on the conveyor.
The accompanying drawings show, by way of example, several embodiments of the invention.
Figs. 1 to 4 show, respectively in elevation (parts in section and parts broken away), in cross section according to 2-2 fig. 1, in cross section according to 3-3 fig. 1, in vertical and longitudinal section according to 4-4 fig: 3 (on a larger scale), a typical machine for extrusion molding and which includes devices established according to the invention.
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Fig. 5 against, in elevation, part of the drive mechanism of the feed device.
Fig. G shows, similar to fig 4, a variant for preheating the materials to be molded.
Fig. 7 shows an electrical diagram of a control used in conjunction with the device according to fig. 6.
Fig. 8 shows, in section, another variant for preheating the materials before entering the heating chamber as well as a different drive mechanism for the feed device.
Fig. 9 shows, similarly to FIG. 8, another heater and a magnetic separator to remove the metal particles from the materials.
Figs. 10 and 11 show, respectively in longitudinal section and in transverse section according to 11-11 fig. 10, other heating means and a conveyor with a fabric belt, under which is a plate for reflecting the heat which passes through the materials and the belt.
Fig. 12 shows, schematically, a device for automatically adjusting the entry into play of the heating means of the device according to FIGS. 10 and 11, this device cooperating with the feed device in accordance with the quantity of materials delivered by this feed device.
The molding machine, shown in the figures. 1 to 4, comprises a frame 10 anda motor 12 for clamping the shells 14 and 16. The shell 16 comprises an inlet port 18 which communicates with a nozzle 20 of the heating chamber 22. This chamber 22 comprises suitable heating means, such as electric heating elements 24 to bring the plastic material, contained in the cavity 26, to the molding temperature.
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The molding material is introduced into the heating chamber through an opening 28 and is expelled therefrom by an extrusion plunger 30 which moves in a reciprocating motion into the cavity 26 and which is connected to a plunger 32, double-acting and controlled by a fouid.
The heating chamber 22 is preferably mounted on a fixed support 34 in which is formed a cavity 26 'which is located in the extension of the cavity 26 of the heating chamber 22. The extrusion machine further comprises , a feed hopper 36 which receives the material to be molded and out of which said material is fed into the heating chamber through the opening 28.
As visible in figs. 2, 3 and 4, the hopper 36 is mounted on the support 34 as indicated by the inclined junction plane 38. A passage 40 is formed in the lower end of the hopper 36 and this passage. ment below a conveyor belt 42 passing over a roller 44, journaled in the support 34, and on a roller 46, journaled in the body of the hopper. A register 48 is adjustably mounted, by means of an elongated screw and slot device 50, on the hopper to vary, by adjusting the position of the register 48, the thickness of the layer of material which. flow from the hopper into the heating chamber.
The axis 52 of the roller 44 passes through the side wall of the support 34 and carries a pinion 55 which constantly meshes with a rack 56. This has an extension which passes through an arm 58 mounted on the plunger of. extrusion 30.
Spaced collars 60, mounted in an adjustable manner on the extension of the rack 56, determine the relative movement of the arm 58 and / a rack 56 and it follows that during the reciprocating movement of the rack.
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plunger 30, unmatch 56, and therefore pigtail 54, are driven in a predetermined stroke.
It can be seen from the pin 5 that the pinion 54 is connected to the shaft 52 by a ratchet mechanism 62 by which the pin 54 drives the amber 52 when said pigeon is driven,
Following a dextrorotatory movement with respect to the freeze 5.
When the pinion 54 rotates in the rotational direction, with respect to fig. 5, no drive connection is established between pinion 54 and shaft 52. During the advancement of extrusion plunger 30, shaft 52 is driven a predetermined length and during its retreat, the shaft 52 is driven back. shaft 52 remains motionless. The drive of the shaft 52 causes the: Voting of the roller 44 in a direction in which the conveyor belt 42 brings the plastic material from the hopper 36 into the heating chamber 22. The belt
42 may be of a strong fabric, such as heavy canvas, of leather; canvas rubber, metal tape.
In fig. 6 shows a device for which the plastic material is heated during its passage from the hopper into the heating chamber. The support 34 and the hopper 36 can be the same as those of Figs. 1 to 4 but downstream of the hopper is established a heater, generally designated by 64. This device comprises a frame 68 mounted on the end of the support 54 in place of the hopper and its end. opposite end is suitable for receiving said hopper; The frame carries an array of heat lamps 66 which may be of any type suitable for emitting significant infrared heat radiation.
These lamps can be such that their reflector is established inside them and the rays emanating from these lamps can be reflected also by a reflector supported by the frame. The lamps are established at
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above the belt 70 which differs from that designated above by 42 in that it is longer. The belt 70 is preferably made of metal and is polished so that the heat rays which pass through the material carried by this belt are reflected by the polished face of the metal and again pass through the material of the belt. so that these heat rays are operated very efficiently.
Belt 70 can be made of various metals, but Monel and polished metal or nickel steel has been found to be satisfactory.
As indicated above, the heating of the plastic material; that it is carried out by the heating station, causes the release of a relatively large quantity of water vapor. To prevent this vapor from accumulating in the heating device, one or more air inlets 72 provided with screens and a discharge opening 74 terminating in the inlet of a blower 76 are provided. from the blower 76 there is obtained a continuous passage of air through the heating station which gives rise to the evacuation of the vapor coming from the heated material.
The electric current is supplied to the heating lamps preferably in an adjustable manner so that the preheating of the material to be molded is sufficient to cause release of, so to speak, all of the moisture contained in this material: On the other hand, the heat given off during preheating is just less than that required to cause the material to soften. This temperature difference prevents the molding material from becoming sticky or tacky and adhering to the conveyor belt.
The electrical energy supplied to the lamps can be regulated thermostatically in the well known manner, for example by using a thermostat 78
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sensitive to the temperature of the material where it passes from the conveyor belt into the heating chamber. If the plastic becomes slightly sticky, as it enters the heating chamber, the support 34 may be provided with a squeegee 80 which detaches the material from the metal constituting the belt 70 after this belt has bypassed the roller 44. .
During the operation of the extrusion machine, as shown on the deshs, there are times when it is not possible to operate this machine in an absolutely automatic manner. These changes in machine operation occur when the molds need to be replaced or cleaned, when the hopper needs to be refilled, when a machine repair needs to be done, or for any other reason.
Under these conditions, it is necessary that the heating intensity of the lamps be reduced or that the lamps be completely extinguished so that the molding material, which is on the conveyor belt, does not become too hot or be plasticized or. cooked. For this purpose, the lamps are preferably established in an electrical circuit similar to that of FIG. 7. In this circuit, the supply lines L1 and L2 are connected to a circuit in which the lamps 66 are connected in series with a rheostat 82 provided with a series of pads 84 and an arm 86 which can be moved on these pads. A spring 88 normally maintains the arm 86 in the position shown in FIG. 7 for which the series of pads is completely disconnected, while the total voltage is supplied to the heat lamps.
When the extrusion plunger 30 is at the end of its recoil stroke, a cam 90, mounted on this plunger 30,
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closes a switch 81 (fig. 7) which is established between lines L1 and L2 in series with a coil A of a contactor.
Slide A cooperates with a switch A1, normally open, which is connected in series to a time motor T connected between lines L1 and L2. When switch A1 is closed, motor T begins to operate at a reduced speed and, after a predetermined delay, moves the btas 86 in the dextrorotatory direction over the series of pads 84.
In this way the voltage supplied to the lamps 66 is gradually reduced and when the arm 86 is at its extreme position after this dextrorotatory movement, the voltage supplied to the lamps is only sufficient to maintain the material to be molded, which is on it. the conveyor belt below these lamps, at a temperature which is preferably a little lower than the usual preheating temperature. This ensures that the machine is ready to resume its work immediately and avoids the danger that the material on the belt is completely plasticized or can be baked.
In fig. 8 have been designated the same members as those already described by the same reference numerals. For this variant, the heating lamps 66 of FIG. 6 by two plates 9µ and 92 which are established on either side of the belt 94. These plates are connected to a source of high frequency electrical energy so that an electrical field of high frequency can be established. between said plates, this field passing through the material placed on the belt and heating this material.
It is evident that the belt 94 of FIG. 8 should preferably be made of fabric rather than metal to avoid the formation of arcs in the material by the effect of the electric field as a result of the concentration of said field at the surface of the belt and which results from 7
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the uniform cross section of the material deposited thereon. The device according to FIG. 8 also includes a variant for the drive mechanism of the conveyor belt. A belt or chain 96 drives one of the rollers supporting the belt and is driven by the output shaft 98 of an adjustable speed reducer 100 which, in turn, is driven by an electric motor 102.
The reduction gear 100 is adjustable, with respect to the transmission ratio, by means of a pinion 104 meshing with a rack 106. The arrangement is such that when the rack is moved to the right with respect to it. port in fig. 8, the speed of the shaft 90 is decreased while the speed of this shaft increases when the rack is moved to the left. The transmission ratio is automatically changed so that the stroke of the extrusion plunger 30 remains constant. The rack is connected to a plunger 108 which can slide in a cylinder 110.
This cylinder 110 is connected to a duct 112 with a discharge valve 114 which, when it is open, establishes communication between this duct 112 and the advancement face of the plunger, controlled by a fluid, through which the displacement of the extrusion plunger 30.
When a predetermined pressure acts on the advancing face of this plunger 30, the relief valve 114 opens and the pressure prevailing in the conduit 112 acts on the plunger 108 to move the latter to the right by. compared to fig. 8. This rightward movement of the plunger 108 causes the rack 106 to move to the right so that the pinion 104 moves in a direction in which the reduction in speed is obtained.
When the pressure, acting on the advancing face of the plunger, which controls the extrusion plunger 30, increases, so that the latter is displaced to the left with respect to the
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fig. 8, the member 116, mounted on the plunger 30, comes into contact with the other end of the rack 106 and pushes the latter to the left and to a position for which an increase in speed is obtained.
As the plunger 30 moves back, the rack 106 remains in the position it occupied so that the speed of the shaft 98 is adjusted according to the magnitude of the displacement of the plunger 30. It is evident that this agency- This takes into account the different strokes of the plunger 30 and that an increase in the stroke of this plunger 30 causes an increase in the flow rate of the material to be molded, while a decrease in this stroke results in a reduction in debit. As a result, the plunger 30 has a tendency to constantly perform a substantially constant stroke and that the heating chamber contains a minimum amount of material after each extrusion cycle.
Fig. 9 shows an arrangement similar to that of FIGS. 6 and 8 but which differs from it in that the conveyor belt 118 is metallic: In addition, an induction coil 120 is established around the belt and this coil is supplied with a high frequency current by the terminals 122. The molding material is heated indirectly by the transfer of heat by conduction to this material from the conveyor belt: The device further comprises a magnetic separator 124 which comprises a plate 126 which can be energized by a coil 128.
Plate 126 is located near and above the layer of molding material which rests on the belt and can attract out of this material all metallic and magnetic particles which, if they entered the heating chamber, could deteriorate it. here, scratch the mold or damage the molded parts.
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On the freezes. 10 and 11 show an arrangement similar to that of FIG. 6 except that 1 :. The conveyor belt is made of fabric, while the heater comprises a reflector plate 132 established below the upper run of the belt 130 to reflect the heat rays, which have passed through the belt, upward. In this way it occurs. minimum heat loss for the heater and a more flexible fabric conveyor belt can be used.
In fig. 12 have been shown means for regulating the heating obtained by several lamps. These regulating means are sensitive to the length of the stroke of the extrusion plunger and are intended to regulate the heating intensity of the lamps in such a way that only the molding material, which has just been cut, is heated, whereas the material which had been preheated previously and which still rests on the conveyor belt, does not reach too high a temperature whereby it risks become sticky or sticky while being difficult to process. It can be seen from fig 12 that the lamps 134 are laid out in several rows 136. The lamps of each row are connected in parallel to a terminal which, in turn, is connected to the main line 13.
The other terminal of each row is connected by a wire to one of the pads of a switch 138. The pads of the latter can be touched by a contact plate 140 connected to the other main line L4. The contact plate I40 is connected to a plunger 142 which can slide in a cylinder 144 into which a fluid is admitted through a conduit 146 from the advancement face of the plunger 32 which controls the extrusion plunger 3C. The plunger 30 carries an arm 148 which can abut against the end of the plunger 142 to move the latter in a direction opposite to that in which
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it is displaced by the pressure prevailing in the duct 146.
The arrangement is such that, when a predetermined pressure acts on the advancing face of the plunger 32, this pressure is transmitted through the conduit 146 into the cylinder 144 to move the plunger 142 to the right with respect to FIG. 12. In this way, the plunger drives the contact plate 140 to the right and as a result, the lamps 134 are successively extinguished from the discharge end of the conveyor belt towards the end thereof which lies beneath. the feed hopper.
When the pressure, on the advancement face of the plunger 32, increases so that this plunger is moved to the left, a member 148 integral with the extrusion plunger 30 comes into contact with the plunger 142 and moves the latter towards the left by driving the contact plate 140 in the same direction which successively lights the lamps connected to the pads 138 with which this plate comes into contact.
When the plunger 30 recedes, the plunger 142 remains in the position to which it was brought by the member 148.
The number of lamps which remain on then corresponds only to those which are necessary to preheat the quantity of the material to be molded which has just been discharged from the hopper onto the conveyor belt.
It is obvious that one can provide multiplier means suitable for increasing the stroke of the plunger 142 if desired. In addition, a greater or lesser number of lamps 134 can be provided without affecting the main arrangement of the device according to FIG. 12. This device allows the material to be molded to be preheated at a maximum degree of speed while carrying out this preheating only once during the transfer of this material by means of the conveyor belt. We can thus give the cycle
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machine at maximum speed without running the risk that the material to be molded is overheated. In addition, the material is molded at a more uniform temperature than when the complete heat treatment takes place in the heating chamber.
Therefore, the parts molded in a machine established in accordance with the invention are baked more evenly and come out of the mold as a better quality product. The invention makes it possible to eliminate the need for an expensive auxiliary preheater to dry the material to be molded before proceeding with the molding thereof, which considerably reduces the cost of establishing the installation while eliminating a part. salary costs for the molding of the materials. The device established according to the invention can be used equally well for the molding of materials which harden by heat and which are generally difficult to process by extrusion for the reason that they risk hardening in the extrusion cylinder. - sicn thus causing an expensive shutdown
of the machine for cleaning this cylinder.
In some cases, the molding of heat-hardening resins can be carried out, according to the invention, without the need to introduce a wick into the extrusion chamber to heat the interior thereof. this. This reduces the amount of residual material which may remain in the chamber and can give the latter a cylindrical shape, the cleaning of which, if necessary, can be carried out more quickly.