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Le moulage par injection des matières plastiques s'effectue dans des presscs dont les moules, en deux coquilles, sont généralement aménagés de la façon suivante :
La matière fluide, chauffée'dans un pot d'injection et fortement poussée par un piston, pénètre dans le moule au travers d'un canal principal d'arrivée qui alimente lui-même un réseau de canaux secondaires de distribution débouchant dans autant de buses d'injection qu'il y a
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d'empreintes. Ces buses débpuchent directement dans les chambres de moulage par des orifices capillaires.
Lorsque la matière plastique pénètre dans une chambre de moulage sa solidification s'amorce, car le moule est violemment refroidi. C'est pourquoi on met en oeuvre des pressions d'injection très élevées, en vue d'assurer le rem- plissage parfait de la chambre de moulage. Au fur et à mesure de la progression de la matière dans la chambre/ /la solidification se poursuit , de sorte que quelques secondes après le remplissage l'article injecté est assez figé pour être démoulé; il est alors possible de procéder à ce démpulage après avoir séparé les deux coquilles.
Toutefois la matière plastique, également figée dans les canaux princi- pal et secondaires, doit être évacuées avant le cycle suivant
L'enlèvement des pièces moulées pose déjà un certain nombre de problèmes qui ont pu être résolus, tant bie@ que mal, au moyen d'un soufflage pneumatique ou de poussoirs actionnés mécaniquement lors de la séparation des coquilles.
Toutefois, il n'a pas été possible, jusqu'ici, de débarrasser le moule de la grappe, de forme complexe, constituant la carotte, autrement qu'en décomposant le demi-moule,traversé par les canaux, en plusieurs plaques dont la séparation entraine le dégagement ou le fractionnement de la grappe.
Les morceaux de carotte doivent alors être enlevés manuelle- ment et sont généralement jetés.
Outre la discontinuité inévitable entre les cycles successifs, on ne peut éviter la perte des carottes qui ne peuvent pas être réutilisées, même après broyage, dans de bonnes conditions car la matière qui les constitue est par- tiellement dégradée par la fusion et la solidification déjà subies.
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Pour éviter ces inconvénients, on a déjà envisagé de chauffer, par dés canaux alimentés en fluide chaud, la partie du moule dans laquelle circulent les canaux d'alimen- tation et de maintenir ainsi la carotte à l'état fluide ; Au démoulage, la matière engagée dans les orifices capillai- res d'injection se solidifient et constitue un bouchon natu rel qui saut? lors de l'injection suivante. Toutefois, on n'a pu obtenir de résultats.positifs, car le moule, qui est par ailleurs traversé par des canaux de refroidissement, est pratiquement réchauffé dans son ensemble par conductibilité.
Il en résulte que le moule se réchauffe inégalement près des chambres de moulage et que le démoulage devient, sinon impossible, du moins difficile.
Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de chauffer dans la masse., les canaux éloigns des chambres de moulage et de localiser sévèrement le chauffage autour des buses d'injection dont les extrémités sont le siège d'un échange thermique, par conduction, ehtre les buses et les parois des chambres correspondantes de moulage.
On a ainsi équipé chaque buse de résistances électriques noyées dans des gaines réfractaures isolées, mais les dispositifs ainsi construits présentent encore de nombreux inconvénients.
En effet, il est extrêmement difficile de créer dans le moule une surface isotherme qui passe exactement par l'ensemble des capillaires d'injection; il suffit que la résistance d'enrobage d'une buse soit à une tempé- rature supérieure de quelques degrés à celle d'une buse 'avoisinante pour que la paroi de la chambre correspondante de moulage soit plus chaude au voisinage du capillaire'.
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Or, les opérations de démoulage sont' simultanées et la présence, dans une chambre, de matière trop molle compromet la formation, à l'extrémité de la buse, du bouchon solide obturant les canaux et la séparation correcte, lors du démoulage, de l'article et de ce bouchon. Par ailleurs, si un laps de temps trop long s'écoule entre l'injection et le démoulage, les bouchons obcurant les autres canaux grossissent trop et leur expulsion lors de l'injection suivante, est compromise.
Enfin, la cadence des injections, rend très diffi- cile l'établissement d'un régime permanent de températures puisque la température des chambres de moulage varie, au cours d'un cycle très court, dans de larges limites.
De plus, on est obligé de prévoir pour chaque chambre de moulage un circuit de refroidissement distinct, de façon à ce.que les résistances, qui sont identique., soient le plus possible soumises au même régime d'évacua- tion des calories.
Il est clair que, malgré ces précautions, la forme du moule, les conductibilités et inertie thermiques diffé- rentes des zones du moule entourant les buses, les isolements et la distribution relative des circuits de refroidissement affectent, d'une façon incontrôlable la régularité des surfaces isothermes.
On a tenté d'obtenir un meilleur équilibre thermique entre les capillaires d'injection en associant à chaque résistance chauffante un régulateur thermique commandé par une sonde logée au voisinage de la buse.
Mais, outre la complication, le prix, le réglage délicat de ces installations, celles-ci ne se sont révélées
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satisfaisantes que pour des moules équipés de 3 à 4 chambres de moulage rapprochées; en effet, pour un nombre plus important de chambres de moulage, les écarts thermiques sont plus grands entre orifice d'injec- tion puisque ces derniers sont éloignés. En outre, la cadence d'injection exigeant un réalignement rapide des températurds en cas de déséquilibre, on est amené à chauffer les buses à des régimes d'autant plus vifs que le rappel doit être bref, ce qui provoque localement la création de points chauds qui dégradent et "brûlent" la 'matière plastique.
La régulation devient alors extrêmement délicate et il est pratiquement impossible d'obtenir un fonctionnement sûr du moule, toute modification même légère des condi- tions d'exploitation, entraînant, dans les isothermes instables et soumis à des sollicitations périodiques, une perturbation qui n'est pas immédiatement compensée.
Or, l'utilisation d'installations dites "à carottes chaudes" n'est indiquée que pour certaines réalisations de pièces en grande série, les cadences de production devant être les prix des articles soient compétitifs, l'intérêt du soulage automatique, sans temps morts, n'étant effectif que si l'installation ne risque pas de se dérégler fréquemment.
La présente invention concerne un nouveau procédé permettant d'éliminer tous les inconvénients ci-dessus et d'obtenir un fonctionnement sûr et stable des moules à carottes chaudes sans qu'il soit nécessaire d'équiper chaque buse de dispositifs encombrants, onéreux, et délicats à régler.
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A cet effet, la matière plastique est mainte- nue à l'état fluide dans les canaux d'alimentation grâce à un chauffage par induction c'est-à-dire par courants de Foucault et hystérésis seulement.
En raison du fait que le passage d'un même courant développe "in situ" et seulement dans certaines parties privilégiées du moule, un chauffage réalisé sous conduction, il est ainsi possible de localiser très nette- ment la portion réchauffée du moule et, celui-ci étant, par ailleurs, vigoureusement refroidi près des chambres de moulage, on parvient à créer, en régime, un gradient stable de température. De la sorte, les canaux d'alimen- tation peuvent être portés à haute température tandis que le reste du moule, et en particulier les chambres de moulage, demeurent suffisamment refroidis.
Bien que le chauffage par induction soit connu en soi et ait même été utilisé pour chauffer les moules à l'intérieur desquels on réalise par compres- sion et chauffage banal l'agglomération de certaines poudres thermodurcissables telles que les mélamines, les résines phénol-formol, la bakélite, etc.., son utilisation, dans le cadre de la présente invention, a permis de constater qu'il se prêtait parfaitement à la stabilisation des isothermes à l'intérieur d'une masse métallique soumise à des échanges thermiques discontinus et périodiques.
De plus, les circuits magnétiques étant définis une fois pour toutes de façon à faire passer une surface isotherme par les capillaires d'injection, toute modification de l'intensité du courant induc- teur a pour effet de déplacer cette surface isotherme
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dans son ensemble; de la sorte, si les conditions d'exploi- tation changent intempestivement, il suffit d'agir sur le seul courant inducteur pour rétablir la distribution initiale; il n'y a en effet pas de risque de déséquilibrer le système thermique puisque la température des orifices d'injection est uniformément affectée par la variation du courant inducteur.
Par ailleurs, on a constaté, de façon surprenante, que les températures mises en oeuvre pour injecter, à partir de canaux chauffants par induction, étaient notablement abaissées par rapport à celles qui doivent être mises en oeuvre,, dans les conditions habituelles, pour la confection des mêmes articles dans des moules dépourvus de chauffage à induction.
Enfin, on sait que les articles injectés ont une fâcheuse tendance à se décharger on électricité statique; ils attirent los poussières et se ternissent rapidement; or, on a observé, sans pouvoir l'expliquer,' que les arti- cles injectés dans des moules dont les canaux sont chauffés par induction, s'électrisent moins facilement que les articles courants. Il semblerait donc que la structure interne des matières plastiques soit quelque peu modifiée à l'intérieur du champ alternatif crée par le courant induc- teur.
L'invention sera mieux comprise grâce au complé- mont de description qui'suit et! du dessin annexé sur lequel :
La figure 1 représente une vue en coupe 4'un moule à vingt et une empreintes et réalisé conformément à l'invention;
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La figure 2 est une vue en perspective du moule, montrant la distribution relative des conducteurs à l'in- térieur du moule.
La figure 3 représente une coupe longitudinale du moule, la coupe étant faite selon IIIA-IIIA de la figure 2 sur la partie gauche de la figure, et selon IIIB-IIIB de la figure 2 sur la partie droite de la figure.
Le moule est décomposé en une coquille mâle A et une coquille femelle B.
Des empreintes 1 sont pratiquées sur les deux faces en regard des coquilles et gravées sur les faces transversales de deux cylindres co-axiaux 2 et 3 constituant les noyaux mâle et femelle..
Les empreintes sont au nombre de vingt et une (trois dans la largeur et sept dans la longueur) et sont destinées au moulage de capsules de bouteilles,
La série dos demi-noyaux mâles 2 est engagée dans des alvéoles 4 de la plaque 5, des épaulements 6 assurant le positionnement de ces noyaux dans la coquille mâle.
La carcasse de la coquille mâle est complétée par des flancs 7 fixés sur la pla/que 5 au moyen de vis 8 et par une plaque supérieure 9 vissée sur les flancs par des vis 10.
A l'intérieur de la cavité ainsi formée est dis- posé le bloc distributeur traversé par les canaux d'ali- mentation. Ce bloc distributeur se compose de deux blocs élémentaires, 11 et 12, de façon à rendre possible l'usi- nage des canaux d'alimentation suivants --} le,canal principal 13; -) trois canaux de distribution 14; -) trois canaux horizontaux de distribution 15
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distribués par moitié sur chacune des faces dos blocs 11 et 12; -) vingt et un canaux d'alimentation individuels 16 situés à l'aplomb des chambres de moulage.
Le bloc de distribution est isolé à sa partie inférieure par une plaque isolante 17 ajourée en 18 do façon à permettre le passage des busettes 19 prolongeant les canaux 16. A sa partie supérieure, le bloc de distri- bution est également isolé par une plaque 20 percée d'un trou 21 dans sa partie centrale de façon à permettre l'accès à la buse d'injection 22.
Les busettes 19 reposent; à lour partie infé- rieure, dans le fond d'alvéoles 23 prévus dans la plaque 5 et le diamètre de ces alvéoles est légèrement supérieur au diamètre extérieur des busettes de sorte que le contact entre ces dernières et la plaque 5 est réduit au strict minimum au voisinage des capillaires d'injection 24 dé- bouchant dans les chambres de moulage 1.
La coquille femelle est constituée par une plaque 25 recevant les deux demi noyaux femelle 3 emprisonnés par une plaque postérieure 26.
Des poussoirs d'éjection 27 dont les têtes 28 sont emprisonnées entre deux plaques 29 et 30, pouvant coulisser dans le sens des flèches F entre deux montants 31 et 32,traversent les demi noyaux femelle 3.
Le rappel vers l'arrière des poussoirs 27, lors de la fermeture du moule, est réalisé grâce à une tige 35, coulissant dans un alésage cylindrique 36 de la coquille mâle et poussée,par la coquille mâle.
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Les doigts de centrage 33, engagés dans la co- quille mâle, coopèrent avec des chemises 34 équipant la coquille femelle.
La coquille mâle est percée d'un alésage longi- tudinal 37 destiné à recevoir une sonde pyro,iiétrique.
Le bloc de distribution 11-12 est traversé longitu- dinalement par un conducteur carré et à grosse section 38 coudé à l'extérieur du moule de façon à multiplier le nombre de spires.
La distribution générale de ces conducteurs est d'ailleurs représentée sur la figure 2 en perspective, deux cosses extérieures 39 et 40 permettent de relier les deux extrémités du conducteur 38 aux bornes d'une source de courant.
On notera que les conducteurs 38b et 38c sont accolés et que le courant circule toujours dans le même sens à l'intérieur de ces deux conducteurs. Il en est de même pour les conducteurs 38d et 38e.
De plus, le courant circulant en sens inverse dans les deux couples de conducteurs 38b-38c et 38d-38e, les champs magnétiques s'exerçant sur les canaux médians 16 s'ajoutent.
Les conducteurs 38a et 38f sont simplement serrés entre le bloc de distribution et les flancs 7 et l'on peut concentrer le circuit magnétique en remplissant les chambres 41 d'un matériau conducteur.
Les conducteurs 38a à 38f sont isolés poit par des feuilles de mica 42, soit par une couche d'oxyde gai- nant le conducteur.
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Les deux cosses 39 et 40'sont réunies aux bornes d'un transformateur T. D'une façon générale, le transfor- mateur utilisé développant sa puissance sur un circuit à très basse impédance, il faut dbnc travailler à une tension d'utilisation très faible et une intensité très grande. On a pu obtenir de bons résultats avec une tension de 1.6 volt à 2,4 volts et avec un courant d'environ 2.000 ampères, la fréquence du courant alternatif étant de 50 périodes.
Le réglage de l'intensité de chauffe est réalisé avec un transformateur, à plusieurs enroulements ou plusieurs noyaux, monté en survolteur-dévolteur.
L'expérience a montré qu'il suffisait d'obtenir aux bornes du transformateur un réglage discontinu de 10 valeurs comprises entre les valeurs limites.
Le refroidissement des empreintes est réalisé par une circulation de fluide froid arrivant dans les conduites 43 et ressortissant par les conduites 44.
On a pu obtenir avec le moule qui vient d'être décrit des cadences d'injection pouvant aller jusqu'à , , 8 à 10 coups minute. La matière plastique contenue dans les canaux est parfaitement maintenue à l'état plastique tandis que les noyaux sont convenablement refroidis.Le démoulage s'effectue d'une façon uniforme. Dans le cas où le bloc distributeur, et d'une façon générale la coquille du moule, devient ou trop froid ou trop chaud, la sonde pyrométrique logée dans le canal 37 entre en action et un/ agit sur/sélecteur de couplage 45 alimenté par les diffé- rentes bornes du,transformateur.
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On a constaté que l'on pouvait obtenir, avec le @ moule ci-dessus, des articles dont l'épaisseur, très faible, peut atteindre jusqu'à 4 à 5/10 de mm, alors qu'habituellement la réalisation de tels articles est difficile puisque la matière plastique se fige avant d'avoir rempli la totalité de la chambre et que la pressio@ d'injection est insuffisante pour "forcer" la matière au fond des chambres.
Précisément, on a obàervé que les température et pression d'injection se trouvaient, dans l'exemple de réalisation qui a été décrit et représenté, très nota- blement abaissées par rapport aux conditions habituelles d'utilisation. En effet, alors qu'en injection classique, il était nécessaire d'utiliser une teillpérature d'injection de 200 , il suffit ici d'utiliser une température d'injection de 150 . Par ailleurs, la pression d'injection qui qui ne devait pas être inférieure à 900 kg peut être abaissée jusqu'à 600 kg.-
On ne sait comment expliquer cette diminution des pression et température d'injection, mais il semble, puisque le remplissage de la chambre se fait dans d'aussi bonnes conditions, que le champ magnétique alternatif provoque, au sein de la masse plastique, un échauffement appréciable.
Par ailleurs, les articles injectés conformément à l'invention ne se ternissent pas rapidement, car ils paraissent ne pas se charger facilement en électricité statique. Dans ce domaine également, le demandeur n'a pu que constater cette nouvelle propriété des articles injec- tés, mais il parait normal de l'attribuer au fait que la
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matière plastique est soumise à un champ magnétique alternatif.
,On remarquera que ppur faciliter l'équilibrage des isothermes à l'intérieur du moule, le système des conduc- teurs 38 admet le même plan de symétrie que le circuit magnétique du moule et que los empreintes 1.
Bien entendu, les conditions qui ont été décrites cm-dessus ne doivent pas être considérées comme un exemple limitatif, car les conditions d'alimentation varient selon la nature de la matière thermo-plastique, selon la section, la forme des canaux et la nature des conducteurs. En pratique d'ailleurs, il s'agit plutôt d'un réglage par approximation puisque l'intensité de chauffage par induction ne peut déterminer que très approximativement en sc.
fondant sur le fait que les pertes par courants de Foucault et par hystérésis sont toutes deux proportionnelles au courant inductif et que les pertes par courants de Foucault sont proportionnelles à la fréquence du courant d'alimentation et à la résistivité du matériau constituant le circuit magné- tique tandis que celles résultant de l'hystérésis sont proportionnelles non seulement à la fréquence simple, mais aussi au coefficient de perméabilité de l'acier utilisé.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais en couvre toutes les variantes.