Presse à injecter
Les presses à injecter les matières thermoplastiques ont essentiellement pour objet de transformer une matière solide, amorphe et divisée en un article solide et homogène, de forme définie, avec passage intermédiaire de cette matière à l'état pâteux, voire liquide dans certains cas.
Pour cela, brièvement dit, la matière amorphe et divisée alimente un pot d'injection dans lequel elle est poussée par un piston se dépla canut dans l'embouchure de ce pot. La plastification est assurée durant ce trajet grâce à un chauffage extérieur de ce pot, judicieusement calculé et réparti, une torpille placée à l'intérieur de ce dernier permettant une division convenable de la matière. Chaque mouvement du piston provoque un déplacement de la matière et l'introduction dans le moule, qui présente l'empreinte de l'article à obtenir, d'une quantité définie de cette matière. Celle-ci alors se solidifie puis est démoulée pour obtenir la pièce désirée.
La qualité des pièces ainsi obtenues dépend principalement de l'état auquel la matière arrive à l'extrémité du cylindre d'injection et des conditions dans lesquelles elle est introduite dans le moule.
Ces conditions ne peuvent être satisfaites que par une étude judicieuse de l'écoulement de la matière et de sa répartition dans le pot, ainsi que par une bonne disposition du chauffage.
Nombre de presses à injecter actuelles présentent encore divers inconvénients qui en rendent le fonctionnement imparfait. Un but essentiel à atteindre consiste en particulier à obtenir sans chauffage excessif du pot et, par suite sans surchauffe en un point quelconque de la matière, un ramollissement, voire une fu- sion homogène, de la matière. Cela est d'autant plus difficile à obtenir que les matières thermoplastiques sont mauvaises conductrices de la chaleur. On est donc amené à les faire cheminer dans des passages relativement étroits, à la sortie de l'embouchure, entre le pot et la torpille. En opérant ainsi, on crée généralement des pertes de charges importantes qui peuvent nuire au bon remplissage de l'empreinte et provoquer même la formation de bouchons qui s'opposent au déplacement de la matière.
On se trouve donc en présence de deux conditions contradictoires qu'il est nécessaire de concilier pour qu'on puisse injecter convenablement une matière ayant l'homogénéité voulue.
Des résultats tout à fait remarquables sont obtenus si, entre la zone de préchauffage qui se situe dans l'embouchure où se déplace le piston et qui renferme la matière solide et divisée, et la zone extrême du pot qui se termine par la buse et où la matière doit se trouver dans la phase liquide continue, il n'y a pas d'augmentation des pertes de charges par diminution de la section totale des conduits de passage.
L'invention a donc pour objet une presse à injecter les matières thermoplastiques, caractérisée en ce que la section totale des conduits de passage de la matière dans le pot de fusion de la presse reste au moins égale entre l'embouchure du cylindre d'injection et une zone délimitant en son aval, à l'intérieur dudit pot, un volume au moins égal ou légèrement supérieur au volume maximum de matière à injecter en une fois.
Dans la zone où la matière passe à la phase liquide continue, on peut admettre alors une réduction de la section totale pour obtenir une meilleure homogénéité de la matière qui, vu son état, permet une transmission correcte des pressions.
De plus, la puissance de chauffage devra être calculée en fonction de la capacité du pot et répartie convenablement d'après sa forme intérieure.
Une presse ainsi établie fonctionne de manière correcte pendant de longues durées et donne des objets moulés bien homogènes, présentant donc l'optimum de leurs caractéristiques physiques et mécaniques.
On a donné ci-après, à seul titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention, en se référant au dessin ci-annexé, dans lequel
la fig. 1 est une coupe schématique de divers organes d'une telle presse;
les fig. 2, 3 et 4 sont des sections faites suivant ll-ll, sll-m, 1V-I V de la fig. 1
les fig. 5 à 11 représentent, schématiquement, les états de la matière en divers emplacements de son parcours, soit suivant a-a, b-b, c-c, d-d, e-e, f-f, g-g, de la fig. 1.
Selon la fig. 1, le pot 1 d'une presse à injecter, pourvu de ses éléments de chauffage 2 présente une lumière 3 pour l'amenée de la matière solide, amorphe et divisée 4, disposée dans la trémie d'alimentation non figurée.
Le pot comporte un premier alésage ou embouchure 5 dans lequel débouche la lumière 3 et dans cette embouchure 5 se meut le piston 6 qui, en s'effaçant, permet l'admission de la matière dans l'embouchure 5 et, en avançant, provoque son refoulement vers l'aval.
L'embouchure 5 se prolonge par l'intermédiaire d'un raccord 7 avec un alésage de diamètre supérieur 8 à l'intérieur duquel est logée une masse métallique fixe ou torpille 9 centrée sur l'ensemble par des ailettes 10 et 10' assurant son contact avec l'alésage du pot. La partie postérieure 11 de la torpille ou ogive, engagée dans le raccord tronconique du pot, se poursuit par un noyau cylindrique auquel se rattachent les ailettes, et qui comprend trois portions 12, 12' et 12", puis elle s'effile vers l'aval en même temps que l'alésage 8 se raccorde avec un tronc de cône 13 qui, à son tour, rejoint le canal 14 conduisant à la buse d'injection (non figurée).
Les conduits de passage pour la matière à injecter sont ainsi constitués par l'embouchure 5 jusqu'à son raccord conique 7, par les espaces situés entre ce raccord 7 et l'alésage 8, puis le tronc de cône 13, d'une part, et la torpille 9, d'autre part, puis enfin, par le canal 14 conduisant à la buse d'injection.
Selon l'invention, les conduits de passage offrent des sections qui restent au moins égales dans le sens de cheminement de la matière jusqu'au début de la zone définie précédemment, telle que le volume restant en aval jusqu'à la buse soit légèrement supérieur au volume maximum de la quantité de matière à injecter.
Pour cela, par exemple - la section totale des passages situés entre
la partie postérieure 1 1 de la torpille et le
cône 7 est supérieure à la section de l'em
bouchure 5 et est constante; - la section totale des passages situés entre
la partie cylindrique amont 12 de la tor
pille 9 et comportant les nervures 10 et
l'alésage 8 (fig. 2) est supérieure à la pré
cédente et reste constante le long de cette
portion; - la section totale des passages situés entre
la portion cylindrique 12' de ladite torpille
9 et comportant les nervures 10' et l'alé
sage 8 (fig. 3) est encore supérieure à la
précédente et reste constante le long de
cette portion;
pour assurer la première de
ces conditions, les rainures ménagées entre
les nervures 10', ici en nombre plus grand
qu'en amont pour assurer une plus grande
distribution de chaleur, sont creusées plus
profondément que celles se présentant en
tre les nervures 10; - par contre, la section totale des passages
situés entre la portion 12" de ladite tor
pille 9 et comportant les nervures 10' et
le tronc de cône 13, c'est-à-dire situés au
delà de la zone critique définie plus haut
(fig. 4) peut avoir des dimensions inférieu
res à celles de la précédente pour obtenir
une meilleure division de la matière et, par
suite, une fusion régulière.
Les fig. 5 à 1 1 illustrent schématiquement l état de la matière à injecter au fur et à mesure qu'elle progresse dans le pot qui vient d'être décrit dans une presse à injecter selon l'invention.
Selon la fig. 5, la matière commence à se ramollir au contact des parois de l'embouchure 5, mais l'intérieur reste solide.
Selon la fig. 6, le ramollissement s'accentue à la périphérie et le cceur solide diminue de volume.
Selon la fig. 7, le processus est encore plus accentué.
Selon la fig. 8, on a une phase visqueuse ou liquide continue et seuls quelques grains très ramollis - des < r infondus - sont ré
Partis dans cette phase.
Selon la fig. 9, on n'a plus qu'une phase fluide continue.
Selon les fig. 10, 11, le même état se conserve.
Tous les états schématisés sont, bien entendu, ceux qui se présentent au moment de l'injection proprement dite.
I1 va sans dire que ces illustrations ne sont pas absolues et ne sont données que pour bien faire comprendre le processus de transformation de la matière.
De toute façon, on conçoit aisément que dans un tel pot, la matière subit un ramollissement - ou une fusion - très progressif avec des pertes de charge réduites au mini- mum, que les bouchons ou les infondus ne peuvent intervenir si toutes autres conditions de température, de durée, de pression, etc., sont bien observées et qu'on obtient ainsi des objets moulés de parfaite homogénéité, doués des meilleures caractéristiques techniques.
Injection molding
The main purpose of thermoplastic injection presses is to transform a solid, amorphous and divided material into a solid and homogeneous article, of defined shape, with intermediate passage of this material in the pasty state, or even liquid in certain cases.
For this, briefly said, the amorphous and divided material feeds an injection pot in which it is pushed by a piston moving canut in the mouth of this pot. The plasticization is ensured during this journey thanks to an external heating of this pot, judiciously calculated and distributed, a torpedo placed inside the latter allowing a suitable division of the material. Each movement of the piston causes a displacement of the material and the introduction into the mold, which has the imprint of the article to be obtained, of a defined quantity of this material. This then solidifies and is then demolded to obtain the desired part.
The quality of the parts thus obtained depends mainly on the state in which the material arrives at the end of the injection cylinder and on the conditions under which it is introduced into the mold.
These conditions can only be satisfied by a judicious study of the flow of the material and its distribution in the pot, as well as by a good arrangement of the heating.
Many current injection molding machines still have various drawbacks which make their operation imperfect. An essential object to be achieved consists in particular in obtaining, without excessive heating of the pot and, consequently without overheating at any point of the material, a softening, or even a homogeneous melting, of the material. This is all the more difficult to obtain as the thermoplastics are poor conductors of heat. We are therefore led to make them walk in relatively narrow passages, at the exit of the mouth, between the pot and the torpedo. By operating in this way, significant pressure drops are generally created which can interfere with proper filling of the cavity and even cause the formation of plugs which oppose the movement of the material.
We are therefore in the presence of two contradictory conditions that it is necessary to reconcile so that we can properly inject a material having the desired homogeneity.
Quite remarkable results are obtained if, between the preheating zone which is located in the mouth where the piston moves and which contains the solid and divided material, and the extreme zone of the pot which ends with the nozzle and where the material must be in the continuous liquid phase, there is no increase in pressure drops by reducing the total section of the passage ducts.
The subject of the invention is therefore a press for injecting thermoplastic materials, characterized in that the total section of the ducts for passing the material into the melting pot of the press remains at least equal between the mouth of the injection cylinder. and a zone delimiting, downstream, inside said pot, a volume at least equal to or slightly greater than the maximum volume of material to be injected at one time.
In the zone where the material passes to the continuous liquid phase, it is then possible to admit a reduction in the total section to obtain better homogeneity of the material which, given its state, allows correct transmission of the pressures.
In addition, the heating power must be calculated according to the capacity of the pot and distributed appropriately according to its internal shape.
A press thus established operates correctly for long periods of time and gives very homogeneous molded articles, thus exhibiting the optimum of their physical and mechanical characteristics.
An embodiment of the invention is given below, by way of example only, with reference to the accompanying drawing, in which
fig. 1 is a schematic sectional view of various parts of such a press;
figs. 2, 3 and 4 are sections made according to ll-ll, sll-m, 1V-I V of fig. 1
figs. 5 to 11 represent, schematically, the states of matter at various locations along its path, either along a-a, b-b, c-c, d-d, e-e, f-f, g-g, of FIG. 1.
According to fig. 1, the pot 1 of an injection molding machine, provided with its heating elements 2, has a slot 3 for supplying the solid, amorphous and divided material 4, placed in the feed hopper, not shown.
The pot has a first bore or mouth 5 into which the slot 3 opens and in this mouth 5 moves the piston 6 which, by retracting, allows the admission of the material into the mouth 5 and, by moving forward, causes its repression downstream.
The mouth 5 is extended by means of a fitting 7 with a larger diameter bore 8 inside which is housed a fixed metal mass or torpedo 9 centered on the assembly by fins 10 and 10 'ensuring its contact with the pot bore. The rear part 11 of the torpedo or warhead, engaged in the frustoconical connection of the pot, continues with a cylindrical core to which the fins are attached, and which comprises three portions 12, 12 'and 12 ", then it tapers towards the end. 'downstream at the same time as the bore 8 connects with a truncated cone 13 which, in turn, joins the channel 14 leading to the injection nozzle (not shown).
The passage conduits for the material to be injected are thus formed by the mouth 5 up to its conical connection 7, by the spaces located between this connection 7 and the bore 8, then the truncated cone 13, on the one hand , and the torpedo 9, on the other hand, then finally, by the channel 14 leading to the injection nozzle.
According to the invention, the passage ducts offer sections which remain at least equal in the direction of movement of the material up to the start of the zone defined above, such that the volume remaining downstream up to the nozzle is slightly greater. to the maximum volume of the quantity of material to be injected.
For this, for example - the total section of the passages located between
the rear part 1 1 of the torpedo and the
cone 7 is greater than the section of the em
mouth 5 and is constant; - the total section of the passages located between
the upstream cylindrical part 12 of the tor
pillar 9 and comprising the ribs 10 and
the bore 8 (fig. 2) is greater than the pre
yields and remains constant along this
portion; - the total section of the passages located between
the cylindrical portion 12 'of said torpedo
9 and comprising the ribs 10 'and the bore
sage 8 (fig. 3) is still greater than the
previous and remains constant along
this portion;
to ensure the premiere of
these conditions, the grooves formed between
the ribs 10 ', here in greater number
than upstream to ensure greater
heat distribution, are dug more
deeply than those presenting
be the ribs 10; - on the other hand, the total section of the passages
located between portion 12 "of said tor
pillar 9 and comprising the ribs 10 'and
the truncated cone 13, that is to say located at
beyond the critical zone defined above
(fig. 4) may have smaller dimensions
res to those of the previous one to obtain
a better division of matter and, by
continuation, a regular merger.
Figs. 5 to 1 1 schematically illustrate the state of the material to be injected as it progresses in the pot which has just been described in an injection molding machine according to the invention.
According to fig. 5, the material begins to soften on contact with the walls of the mouth 5, but the interior remains solid.
According to fig. 6, the softening is accentuated at the periphery and the solid core decreases in volume.
According to fig. 7, the process is even more accentuated.
According to fig. 8, we have a continuous viscous or liquid phase and only a few very softened grains - unmelted <rs - are re
Gone in this phase.
According to fig. 9, there is only one continuous fluid phase.
According to fig. 10, 11, the same state is preserved.
All the schematized states are, of course, those which present themselves at the time of the injection itself.
It goes without saying that these illustrations are not absolute and are given only to make the process of transformation of matter clearly understood.
In any case, we can easily see that in such a pot, the material undergoes a very gradual softening - or a melting - with pressure losses reduced to a minimum, that the plugs or the unmelted cannot intervene if all other conditions of temperature, time, pressure, etc., are well observed and thus obtained molded objects of perfect homogeneity, endowed with the best technical characteristics.