La présente invention concerne l'utilisation, pour la production d'articles façonnés à partir d'une matière plastique thermodurcissable à l'état de poudre fine, d'une machine à extruder (boudineuse) ou de moulage par injection, comportant un fourreau de vis dans lequel l'alésage longitudinal recevant la vis comporte des cannelures longitudinales.
On a déjà utilisé des machines à extruder ou à injecter comportant des cannelures longitudinales uniquement dans la zone d'alimentation du fourreau de vis pour faciliter l'entraînement de la matière plastique. On a cependant constaté, dans de nombreux cas, qu'une telle machine dans laquelle seule la zone d'alimentation est cannelée ne convenait pas pour l'extrusion ou l'injection d'une matière thermodurcissable se présentant sous la forme d'une poudre fine.
Dans la machine utilisée conformément à l'invention, l'alésage longitudinal recevant la vis comporte des cannelures longitudinales soit sur la quasi-totalité de sa longueur, soit sur la majeure partie de sa longueur en aval de la zone d'alimentation.
La machine ainsi définie convient pour la fabrication d'articles injectés ou extrudés à partir de matières plastiques thermodurcissables en poudre dont les particules ont une grosseur inférieure à 150 H de préférence inférieure à 50 lo Cet alésage a, de préférence, une section constante sur à peu près toute sa longueur, mais il peut également avoir une section variable, par exemple une zone d'alimentation de configuration conique et des zones intermédiaire et de tête à section constante.
Les cannelures peuvent être une simple gorge longitudinale ou, de préférence, plusieurs gorges régulièrement espacées ou non.
La ou les gorges ont, de préférence, une section uniforme sur la majeure partie de leur longueur.
La section de la ou de chaque gorge est, de préférence, semielliptique ou semi-circulaire, mais on peut également choisir des sections trapézoïdales ou rectangulaires. Les surfaces arrondies sont moins sujettes au colmatage par de la matière durcie dans les cannelures que les surfaces anguleuses. Les cannelures peuvent être hélicoïdales avec un pas de même sens que ou de sens opposé à celui de la vis qui tourne dans le fourreau (et qui se déplace axialement dans le cas d'une machine à injecter). L'alésage can nelé peut être celui d'une chemise intérieure qui est ajustée dans l'alésage du fourreau.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple non limitatif, une machine pour une mise en oeuvre particulière de l'utilisa
tion selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale schématique (sans
échelle) d'une partie d'une machine à injecter.
La fig. 2 est une coupe transversale du fourreau et de la vis dans le plan Il-Il de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe transversale semblable à celle de la fig. 2, mais illustrant une variante de réalisation.
Les fig. 4 et 5 sont des coupes similaires illustrant d'autres variantes.
Les fig. I et 2 représentent une partie d'une machine à injecter comprenant un fourreau tubulaire 1 dont la partie avant est fermée par une tête d'injection 2 qui comporte une buse 3.
L'extrémité arrière du fourreau est reliée à un corps d'alimentation 4 comportant un orifice 8 par où la matière est introduite. Le corps d'alimentation 4 est fixé au fourreau 1 par l'intermédiaire d'une bague vissée 5 ayant une bride intérieure 6 qui prend appui sur une bride extérieure 7 du fourreau. Le corps d'alimentation 4 est fixé au bâti 9 de la machine par des moyens appropriés, tels que des boulons et des écrous (non représentés).
L'alésage 11 du fourreau contient une vis cylindrique 10 à un
seul filet 12 de pas constant, qui peut tourner et se déplacer
axialement. La surface interne de l'alésage du fourreau comporte
huit gorges radiales 13 de section semi-circulaire qui s'étendent
sur toute la longueur de la zone d'alimentation A, de la zone
intermédiaire B et de la zone de tête C du fourreau 1. Chaque gorge 13 a une section sensiblement uniforme, sauf à son extrémité aval 14 où sa profondeur diminue rapidement.
La machine des fig. I et 2 permet d'injecter des articles moulés à partir d'une matière thermodurcissable introduite sous la forme d'une poudre fine. En service, la poudre thermodurcissable est introduite par l'orifice d'alimentation 8, par exemple par une trémie (non représentée) équipée d'un agitateur. La matière pulvérulente est entraînée dans le fourreau par la rotation de la vis et remplit le volume libre de l'alésage 11, y compris les gorges 13. La présence des gorges 13 évite le phénomène de glissement de la vis, c'est-à-dire la rotation d'une masse de matière plus ou moins solidaire de la vis sans avance le long de l'alésage. Le transport de la matière de la zone d'alimentation vers la buse d'injection est ainsi facilité.
La fig. 3 illustre une variante dans laquelle des gorges elliptiques 13' sont formées dans la surface d'une chemise amovible 16 qui est rapportée dans l'alésage du fourreau 1. Cette solution est avantageuse dans la mesure où elle permet de choisir des cannelures différentes adaptées à des techniques d'injection particulières, sans qu'il soit nécessaire de remplacer le fourreau, qui est une pièce relativement coûteuse. L'emploi de chemises cannelées interchangeables non seulement est plus économique, mais facilite le démontage et le nettoyage de la machine en cas d'incident entraînant le durcissement de la matière autour de la vis.
Pour éviter la rotation de la chemise 16 à l'intérieur du fourreau 1, on peut prévoir des cannelures complémentaires sur ces deux éléments ou un clavetage du type illustré fig. 3. Ce clavetage comprend sur la chemise une encoche ou une rainure longitudinale 19 qui est amenée en face d'un trou 18 du fourreau dans lequel on engage une pièce 17 (par exemple fixée par un filetage) de manière qu'elle dépasse dans l'encoche ou la rainure 19. Pour simplifier sa fabrication, la chemise 16 peut être constituée de plusieurs éléments mis bout à bout et positionnés angulairement les uns par rapport aux autres par des moyens convenables, tels que des ergots 20 s'engageant dans des trous correspondants (non représentés) de l'élément adjacent.
Les fig. 4 et 5 représentent deux cas extrêmes d'évolution des cannelures. Sur la fig. 4, la chemise 16" comporte deux gorges 13" de grandes dimensions et diamétralement opposées qui donnent à l'alésage 11" une section sensiblement elliptique ou circulaire aplatie. Sur la fig. 5, les cannelures se réduisent à un grand nombre de petites stries longitudinales 13"' qui peuvent être obtenues par un fraisage grossier de la paroi de l'alésage 11. On comprend que, quelle que soit la forme des cannelures, il est préférable qu'elles conservent une même section sur toute la longueur du fourreau (ou sur la majeure partie de sa longueur en aval de la zone d'alimentation).
Le nombre, la disposition et la forme des gorges dépendent de l'application envisagée, et plus particulièrement du type de matière à traiter et des conditions opératoires choisies. Cependant, la détermination de la configuration optimale des cannelures ne présente aucune difficulté pour un technicien averti et se résume à une expérimentation relativement simple.
Pour illustrer les avantages de l'invention, on va maintenant décrire un exemple comparatif.
Exemple
A. Pour fabriquer des corps de prise électrique 13 A, on a tenté d'injecter une résine thermodurcissable urée - formaldéhyde en poudre fine à l'aide d'une machine à injecter classique Bipel (marque commerciale) type 155/50 équipée d'un agitateur de trémie. Cette machine était à fourreau lisse. Malgré plusieurs essais effectués avec des conditions opératoires différentes, il ne fut pas possible d'obtenir des résultats satisfaisants.
B. On a ensuite remplacé le fourreau lisse par un fourreau cannelé dans la zone d'alimentation C, chaque cannelure ayant une section rectangulaire de 8,73 mm de large sur 0,4 mm de profondeur et une longueur de 254 mm. Dans ce cas également, il fut impossible de mouler des corps de prise 13 A à partir de la même matière pulvérisante.
Diverses modifications des dimensions des gorges dans la zone d'alimentation ne donnèrent pas de meilleurs résultats.
C. On a équipé la même machine d'un fourreau cannelé du type représenté sur les fig. 1 et 2, c'est-à-dire comportant huit gorges semi-elliptiques de 8,73 mm de large sur 0,4 mm de profondeur s'étendant sensiblement sur toute la longueur du fourreau. Avec les conditions opératoires mentionnées ci-dessous, il fut possible de mouler avec des résultats satisfaisants des corps de prise 13 A à partir d'une matière thermodurcissable pulvérulente.
La présence de cannelures s'étendant sur toute la longueur de la vis assurait dans ce cas une bonne alimentation et une plastification efficace de la matière.
Températures du fourreau
Zone principale: 90"C (zone B et C de la fig. 1)
Zone d'alimentation A: 45' C (chaleur transmise par la zone
principale)
Températures du moule
Partie fixe: 140 C
Partie mobile: l40#C
Temps d'injection: 5 s
Pression d'injection: maximale
Pression de maintien: 42 bars
Vitesse de rotation de la vis: 50 t/mn
Temps de rétraction - rotation: 12 s
Contre-pression: 5,6 bars
Coupure de la carotte: 2 s après la rétraction
Temporisation de l'injection: 10 s
Durée du cycle: 20 s
Course de la vis: 51 mm
The present invention relates to the use, for the production of shaped articles from a thermosetting plastic material in the state of fine powder, of an extruding machine (extruder) or injection molding, comprising a sleeve of screw in which the longitudinal bore receiving the screw has longitudinal grooves.
Extrusion or injection machines having longitudinal grooves only in the feed zone of the screw sleeve have already been used to facilitate the driving of the plastic material. It has however been found, in many cases, that such a machine in which only the feed zone is corrugated, was not suitable for the extrusion or the injection of a thermosetting material in the form of a powder. fine.
In the machine used in accordance with the invention, the longitudinal bore receiving the screw comprises longitudinal grooves either over almost all of its length, or over most of its length downstream of the feed zone.
The machine thus defined is suitable for the manufacture of injected or extruded articles from thermosetting plastics in powder form, the particles of which have a size less than 150 H, preferably less than 50 lo This bore preferably has a constant section over to approximately its entire length, but it may also have a variable section, for example a feed zone of conical configuration and intermediate and head zones of constant section.
The grooves can be a simple longitudinal groove or, preferably, several regularly spaced grooves or not.
The groove or grooves preferably have a uniform section over most of their length.
The section of the or each groove is preferably semi-elliptical or semi-circular, but it is also possible to choose trapezoidal or rectangular sections. Rounded surfaces are less prone to plugging by hardened material in the flutes than angular surfaces. The splines can be helical with a pitch in the same direction as or in the opposite direction to that of the screw which turns in the sleeve (and which moves axially in the case of an injection machine). The grooved bore may be that of an inner liner which fits into the bore of the liner.
The accompanying drawings show, by way of non-limiting example, a machine for a particular implementation of the use.
tion according to the invention.
Fig. 1 is a schematic longitudinal section (without
scale) of part of an injection machine.
Fig. 2 is a cross section of the sleeve and of the screw in the plane II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a cross section similar to that of FIG. 2, but illustrating an alternative embodiment.
Figs. 4 and 5 are similar sections illustrating other variations.
Figs. I and 2 represent a part of an injection machine comprising a tubular sleeve 1, the front part of which is closed by an injection head 2 which comprises a nozzle 3.
The rear end of the sheath is connected to a supply body 4 comprising an orifice 8 through which the material is introduced. The supply body 4 is fixed to the sleeve 1 by means of a screwed ring 5 having an inner flange 6 which bears on an outer flange 7 of the sleeve. The feed body 4 is fixed to the frame 9 of the machine by suitable means, such as bolts and nuts (not shown).
The bore 11 of the sleeve contains a cylindrical screw 10 to a
single thread 12 of constant pitch, which can rotate and move
axially. The inner surface of the barrel bore has
eight radial grooves 13 of semi-circular section which extend
along the entire length of the feed zone A, of the
intermediate B and of the head zone C of the sheath 1. Each groove 13 has a substantially uniform section, except at its downstream end 14 where its depth decreases rapidly.
The machine of fig. I and 2 make it possible to inject articles molded from a thermosetting material introduced in the form of a fine powder. In service, the thermosetting powder is introduced through the supply orifice 8, for example through a hopper (not shown) equipped with a stirrer. The pulverulent material is entrained in the sleeve by the rotation of the screw and fills the free volume of the bore 11, including the grooves 13. The presence of the grooves 13 prevents the phenomenon of sliding of the screw, that is to say ie the rotation of a mass of material more or less integral with the screw without advance along the bore. The transport of the material from the feed zone to the injection nozzle is thus facilitated.
Fig. 3 illustrates a variant in which elliptical grooves 13 'are formed in the surface of a removable sleeve 16 which is attached in the bore of the sleeve 1. This solution is advantageous insofar as it makes it possible to choose different grooves suitable for special injection techniques, without the need to replace the sleeve, which is a relatively expensive part. The use of interchangeable fluted liners is not only more economical, but also makes it easier to dismantle and clean the machine in the event of an incident causing the material around the screw to harden.
To prevent rotation of the sleeve 16 inside the sleeve 1, complementary grooves can be provided on these two elements or a keying of the type illustrated in FIG. 3. This keying comprises on the sleeve a notch or a longitudinal groove 19 which is brought in front of a hole 18 of the sleeve in which a part 17 (for example fixed by a thread) is engaged so that it protrudes into the sleeve. 'notch or groove 19. To simplify its manufacture, the sleeve 16 may be made up of several elements placed end to end and positioned angularly with respect to each other by suitable means, such as lugs 20 engaging in holes. corresponding (not shown) of the adjacent element.
Figs. 4 and 5 represent two extreme cases of evolution of the grooves. In fig. 4, the sleeve 16 "has two grooves 13" of large dimensions and diametrically opposed which give the bore 11 "a substantially elliptical or flattened circular section. In fig. 5, the grooves are reduced to a large number of small grooves. longitudinal 13 "'which can be obtained by a rough milling of the wall of the bore 11. It is understood that, whatever the shape of the grooves, it is preferable that they keep the same section over the entire length of the sleeve ( or most of its length downstream of the feed zone).
The number, arrangement and shape of the grooves depend on the envisaged application, and more particularly on the type of material to be treated and the operating conditions chosen. However, determining the optimum configuration of the splines presents no difficulty to a skilled technician and comes down to relatively simple experimentation.
To illustrate the advantages of the invention, a comparative example will now be described.
Example
A. To manufacture 13 A electrical outlet bodies, an attempt was made to inject a thermosetting urea-formaldehyde resin in fine powder using a conventional Bipel (trade mark) type 155/50 injection machine equipped with a hopper agitator. This machine had a smooth sheath. Despite several tests carried out under different operating conditions, it was not possible to obtain satisfactory results.
B. The smooth sleeve was then replaced with a fluted sleeve in feed zone C, each flute having a rectangular section 8.73 mm wide by 0.4 mm deep and 254 mm long. Also in this case, it was impossible to mold 13A gripping bodies from the same spray material.
Various changes in the dimensions of the grooves in the feed zone did not give better results.
C. The same machine was equipped with a fluted sleeve of the type shown in FIGS. 1 and 2, that is to say comprising eight semi-elliptical grooves 8.73 mm wide by 0.4 mm deep extending substantially over the entire length of the sleeve. With the operating conditions mentioned below, it was possible to mold with satisfactory results the gripping bodies 13 A from a powdered thermosetting material.
The presence of grooves extending over the entire length of the screw in this case ensured good feed and efficient plasticization of the material.
Sheath temperatures
Main zone: 90 "C (zone B and C in fig. 1)
Power zone A: 45 'C (heat transmitted by the zone
main)
Mold temperatures
Fixed part: 140 C
Moving part: l40 # C
Injection time: 5 s
Injection pressure: maximum
Maintenance pressure: 42 bars
Screw rotation speed: 50 rpm
Retraction time - rotation: 12 s
Back pressure: 5.6 bars
Carrot cut: 2 s after retraction
Injection delay: 10 s
Cycle time: 20 s
Screw stroke: 51 mm