FR2763275A1 - Procede de moulage par injection d'une piece en matiere(s) plastique(s) ayant des constitutions interieure et exterieure differentes - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de moulage par injection d'une pièce en matière (s) plastique (s) ayant des constitutions intérieure et extérieure différentes. En particulier, l'invention s'intéresse à l'injection, à l'intérieur d'une première substance (A) constituée par une matière plastique, d'une seconde substance constituée par une matière fluide au moment de son injection.L'invention se caractérise en ce que l'on agit sur ladite première substance (A) de sorte qu'elle reste au moins partiellement fluide dans la cavité de moulage, avant d'introduire la seconde substance à l'intérieur de la première.Cette invention s'applique notamment à la réalisation de pièces creuses.
Description
La présente invention concerne un procédé de moulage par injection d'une pièce en matière(s) plastique(s) ayant des constitutions intérieure et extérieure différentes.
En particulier, la présente invention se rapporte à un procédé et un dispositif d'injection d'une seconde substance, constituée par une matière fluide lors de son injection, à l'intérieur d'une première substance, constituée par une matière plastique, afin de créer une pièce creuse ou une pièce "sandwich" comprenant une peau formée par la matière plastique de la première substance et un coeur formé par la seconde substance.
A toutes fins utiles, on définira sous le terme "matière(s) plastique(s)" toute composition propre au moulage, telle que les matières thermodurcissables, les thermoplastiques, les matières moussantes. De même, on désignera sous le terme matière fluide aussi bien les matières plastiques susmentionnées que l'on fluidifie pour les mouler que les gaz (et en particulier l'azote), ainsi que les autres fluides.
Pour réaliser ce type de pièce, il est déjà connu:
a) d'introduire une première substance constituée par une matière plastique fluide au moment de son injection, à l'aide de premiers moyens d'injection sous pression dans une cavité de moulage comprenant une paroi interne définissant au moins une partie de la pièce à mouler,
b) alors que la première substance est encore au moins partiellement fluide, d'introduire à l'intérieur de celle et à l'aide de seconds moyens d'injection sous pression, une seconde substance, constituée par une matière fluide au moins lors de son injection, de façon à créer au moins une poche de seconde substance à l'intérieur de la première,
c) de laisser refroidir la pièce et de la démouler.
a) d'introduire une première substance constituée par une matière plastique fluide au moment de son injection, à l'aide de premiers moyens d'injection sous pression dans une cavité de moulage comprenant une paroi interne définissant au moins une partie de la pièce à mouler,
b) alors que la première substance est encore au moins partiellement fluide, d'introduire à l'intérieur de celle et à l'aide de seconds moyens d'injection sous pression, une seconde substance, constituée par une matière fluide au moins lors de son injection, de façon à créer au moins une poche de seconde substance à l'intérieur de la première,
c) de laisser refroidir la pièce et de la démouler.
n arrive toutefois que la seconde substance se répartisse mal à l'intérieur de la première car celle s'est déjà solidifiée en certaines zones de la pièce, loin du point d'injection, ce qui empêche la seconde substance de coeur d'arriver jusqu'à ces zones. Ainsi, il existe des zones de la pièce où la seconde substance n'est pas présente alors qu'elle devrait l'être. Ceci peut être expliqué par le fait que le gradient de température suit en réalité les lignes de flux de la matière (lignes d'écoulement): la matière durcit de façon hétérogène d'autant plus que l'on s'éloigne de son(ses) point(s) d'injection, ce qui implique que la poche interne (ou certaines d'entre elles) formée par la seconde substance est souvent inachevée et présente alors, dans la cavité de moulage, une section ou une "épaisseur" variable, ou bien encore une forme indésirable (voir figure 1).
Pour résoudre cet inconvénient, la présente invention propose de perfectionner le procédé ci-avant en prévoyant, avant d'injecter la seconde substance à l'intérieur de la première (c'est-à-dire entre les étapes a et b précédentes), d'agir sur la première substance pour la brasser de sorte qu'elle reste au moins partiellement fluide dans la cavité de moulage.
Certes, on connaît déjà divers procédés de brassage d'une matière plastique à l'intérieur d'une cavité de moulage, et en particulier les procédés dénommés "PUSH-PULL" et "SCORIM", ce dernier étant décrit dans le brevet EP-A-188 120. Ces deux procédés permettent de refroidir ladite matière par couches successives de l'extérieur (zone de contact avec la paroi de la cavité de moulage) vers l'intérieur, avec une orientation du vecteur gradient de température essentiellement orthogonalement à la paroi de cette cavité de moulage. Pour cela, on peut soit utiliser deux unités d'injection agissant sur la matière par injection(s) et contre-injection(s) (procédé "PUSH
PULL"), soit utiliser une tête adaptable sur une machine d'injection traditionnelle (procédé "SCORIE") utilisant au moins un piston hydraulique animé d'un mouvement de va et vient qui agite la matière et y crée des forces de cisaillement.
PULL"), soit utiliser une tête adaptable sur une machine d'injection traditionnelle (procédé "SCORIE") utilisant au moins un piston hydraulique animé d'un mouvement de va et vient qui agite la matière et y crée des forces de cisaillement.
Mais aucun de ces deux procédés de brassage ne prend spécifiquement en compte le problème de l'invention, relatif à la répartition optimisée d'une substance "de coeur" à l'intérieur d'une matière plastique "de peau", en assurant l'obtention d'un coeur correspondant, dans sa forme, plus précisément au souhait du concepteur de la pièce en question.
A noter que jusqu'à présent, rien n'indiquait à l'homme du métier de retenir la solution de l'invention. En effet, pour réaliser des pièces dont les substances de coeur et de peau sont différenciées (pièces creuses, pièces bi-matières ...), il est apparu jusqu'à présent plus intéressant d'injecter la seconde substance "de coeur" relativement tôt après le début de l'injection de la première substance "de peau" avec, en complément ou en alternative, une injection de type séquentiel de la seconde substance et éventuellement de la première. Les solutions de l'art antérieur sont donc plutôt orientées vers un contrôle et une tentative d'optimisation des temps et/ou des lieux d'injection de la seconde substance à l'intérieur de la première. En d'autres termes, les solutions existantes tendent typiquement à injecter le plus rapidement possible la seconde substance dans les zones où la première substance est encore fluide, ou à réduire le chemin parcouru par le seconde substance en multipliant ses points d'injection.
Au contraire, la solution proposée dans la présente invention préconise de différer cette injection de la seconde substance en ajoutant une étape intermédiaire de brassage de la première substance à l'intérieur de la cavité de moulage. De plus, cette solution apporte divers avantages sur les procédés de l'art antérieur, et en particulier celui de pouvoir s'affranchir de l'utilisation d'une injection de type séquentiel de la première substance et éventuellement de la seconde substance, technique qui implique une gestion (en particulier dans le temps) très rigoureuse de l'injection concernée.
A noter toutefois qu'il s'agit là de techniques difficiles à maîtriser, tout particulièrement le procédé "SCORIM" dans lequel le parcours de la première substance est complexe (longs canaux). Cela est d'ailleurs apparu de prime abord comme rédhibitoire dans le cadre de l'injection d'une seconde substance. On craignait en effet que cette substance de coeur soit encore mal répartie, sa propagation paraissant "incontrôlable", en particulier dans le cas d'un gaz.
Malgré cela, la solution de l'invention a été retenue en raison du fait qu'elle permet de résoudre un problème complémentaire lié à l'évacuation d'une partie de la première substance (et éventuellement de la seconde substance) hors de la cavité de moulage lors de l'injection de la seconde substance, tout du moins lorsque cela apparaît nécessaire. Or ni le procédé SCORIM ni le procédé PUSH-PULL ne semblent poser ce problème.
Ainsi, le brassage étant réalisé par au moins un desdits moyens de brassage chacun monté mobile dans un canal communiquant avec la cavité de moulage, ou par un desdits premiers moyens d'injection, on fait dans l'invention de préférence s'échapper une partie de la première substance et éventuellement de la seconde substance hors de la cavité de moulage en liaison avec l'injection sous pression de cette seconde substance.
De cette façon, le surplus de première substance pourra être plus facilement orienté en direction de zones de débordement (telles que des masselottes) prévues sur le moule et le contrôle sur la quantité de seconde substance injectée et sur la progression de celle-ci à l'intérieur de la première substance sera aussi amélioré.
A noter que l'invention n'impose pas l'utilisation, et tant que zones de débordement, de cavités (masselottes) distinctes des canaux d'injection permettant, en liaison avec les moyens d'injection, d'injecter les substances à l'intérieur de la cavité de moulage. En effet, selon une autre caractéristique de l'invention, chacun des premiers moyens d'injection comprenant une vis sans fin montée mobile dans un canal, on reculera de préférence au moins un desdits moyens de brassage ou une desdites vis sans fin dans son canal respectif en liaison avec l'injection de la seconde substance à l'intérieur de la première, de telle sorte que, poussée par la seconde substance, une partie de la première substance et/ou de la seconde substance passe de la cavité de moulage dans un volume de canal libéré par le recul dudit moyen de brassage ou de ladite vis sans fin.
Dès lors, il est potentiellement envisageable d'utiliser les canaux d'alimentation (référencés 18 et 19 sur la figure 4 du brevet EP-A-188 120) du procédé SCORIM, ou les canaux des moyens de brassage et d'injection du procédé PUSH-PULL, comme cavité(s) de trop plein, même si ceuxti n'étaient pas a priori prévus pour cela.
Dans l'invention, il a aussi été prévu de favoriser l'homogénéisation en strate de la température de la première matière plastique pour l'opération de brassage de celle-ci. Pour cela, on brassera de préférence la première substance alors que la cavité de moulage sera totalement remplie par celle-ci. Cette solution permet aussi d'éviter la formation de bulles d'air à l'intérieur de la première matière plastique, et permet en outre de mieux préparer l'injection de la seconde substance en différant celle-ci jusqu'au moment le plus opportun.
Selon une autre considération, le brassage de la première substance sera de préférence arrêté avant d'injecter la seconde substance. De cette façon, le brassage n'agira pas sur cette seconde substance, ce qui évitera tout mélange intempestif de la première substance et de la seconde substance. La (ou chaque poche) de la pièce sera donc bien homogène car exclusivement constituée par la seconde substance, que celle-ci soit une matière plastique ou un gaz (ou plus généralement tout fluide).
Si l'on désire répondre en plus aux exigences suivantes:
- obtenir une pièce de bonne qualité de surface, sans trace de retrait ou de ligne de soudure, et plus généralement sans imperfection visible liée aux conditions de moulage,
- obtenir une répartition de la substance "de coeur" y compris dans des zones éloignées du(des) point(s) d'injection de la première substance et/ou dans des zones de très faible épaisseur ou encore dans des zones tortueuses difficiles d'accès,
- travailler à des pressions d'injection limitées pour éviter le perçage local non souhaité de la peau par la substance de codeur,
la solution préconise alors de préférence que la seconde substance soit un gaz et que le procédé se caractérise en ce que:
- on injecte ledit gaz à l'intérieur de la cavité de moulage après le remplissage complet de celle-ci par la première substance et le brassage de cette première substance, et
- on évacue, sous la pression dudit gaz, une partie de la première substance hors de la cavité de moulage.
- obtenir une pièce de bonne qualité de surface, sans trace de retrait ou de ligne de soudure, et plus généralement sans imperfection visible liée aux conditions de moulage,
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- travailler à des pressions d'injection limitées pour éviter le perçage local non souhaité de la peau par la substance de codeur,
la solution préconise alors de préférence que la seconde substance soit un gaz et que le procédé se caractérise en ce que:
- on injecte ledit gaz à l'intérieur de la cavité de moulage après le remplissage complet de celle-ci par la première substance et le brassage de cette première substance, et
- on évacue, sous la pression dudit gaz, une partie de la première substance hors de la cavité de moulage.
A noter que l'invention concerne aussi un dispositif de moulage par injection d'une pièce en matière(s) plastique(s) ayant des compositions intérieure et extérieure différentes, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un moule comprenant au moins deux parties définissant entre elles une cavité de moulage ayant une paroi interne,
- des premiers moyens d'injection pour introduire sous pression dans la cavité de moulage une quantité déterminée d'une première substance constituée par une matière plastique fluide au moment de son injection,
- des seconds moyens d'injection pour introduire sous pression à l'intérieur de la première substance une quantité déterminée d'une seconde substance constituée par une matière fluide au moins au moment de son injection,
- des moyens pour brasser la première substance dans la cavité de moulage avant d'injecter la seconde substance afin que cette première substance reste au moins partiellement fluide avant d'injecter la seconde substance et refroidisse par couches successives.
- un moule comprenant au moins deux parties définissant entre elles une cavité de moulage ayant une paroi interne,
- des premiers moyens d'injection pour introduire sous pression dans la cavité de moulage une quantité déterminée d'une première substance constituée par une matière plastique fluide au moment de son injection,
- des seconds moyens d'injection pour introduire sous pression à l'intérieur de la première substance une quantité déterminée d'une seconde substance constituée par une matière fluide au moins au moment de son injection,
- des moyens pour brasser la première substance dans la cavité de moulage avant d'injecter la seconde substance afin que cette première substance reste au moins partiellement fluide avant d'injecter la seconde substance et refroidisse par couches successives.
La description plus détaillée qui suit est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente un exemple de pièce réalisée à l'aide d'un procédé de l'art antérieur,
- les figures 2 à 4 montrent différentes étapes du procédé de réalisation d'une pièce conforme à l'invention,
- la figure 5 montre une pièce obtenue par exemple avec le procédé représenté sur les figures 2 à 4,
- les figures 6 à 8 montrent une variante de réalisation du procédé des figures 2 à 4,
- la figure 9 montre une pièce obtenue par exemple avec le procédé représenté sur les figures 6 à 8,
- la figure 10 représente le vecteur gradient de température d'une première substance injectée à l'aide d'un procédé de l'art antérieur.
- la figure 1 représente un exemple de pièce réalisée à l'aide d'un procédé de l'art antérieur,
- les figures 2 à 4 montrent différentes étapes du procédé de réalisation d'une pièce conforme à l'invention,
- la figure 5 montre une pièce obtenue par exemple avec le procédé représenté sur les figures 2 à 4,
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- la figure 9 montre une pièce obtenue par exemple avec le procédé représenté sur les figures 6 à 8,
- la figure 10 représente le vecteur gradient de température d'une première substance injectée à l'aide d'un procédé de l'art antérieur.
La figure i montre une pièce 1 obtenue à l'aide d'un procédé de l'art antérieur, et en particulier avec un procédé permettant d'injecter deux fluides en un même point d'injection (P). Cette pièce 1 comprend une première substance (A) constituée par une matière plastique, et une seconde substance (B), qui est ici une seconde matière plastique mais qui pourrait aussi être un gaz tel que de l'azote. La matière plastique A entoure la matière plastique (B) de façon à former un "coeur" ou une poche 5 constitué par la matière (B) entouré par une "peau" constituée par la matière (A).
On peut voir que la répartition de la matière (B) dans la matière (A) n'est pas uniforme. En particulier, "l'épaisseur" (ou la section) de la poche de matière (B) décroît de part et d'autre à mesure que l'on s'éloigne du point d'injection (P). Cette forme du coeur est due en particulier au fait que, lors de l'injection de la seconde matière plastique (B) à l'intérieur de la première matière plastique A par le point d'injection (P), une partie de la matière plastique (A) a déjà durci, souvent de façon hétérogène, dans des zones éloignées du point d'injection (P).
Cela est dû principalement, comme on peut le voir sur la figure 10, au fait que le vecteur gradient de température (G) de la première matière plastique (A) est orienté sensiblement selon la ligne d'écoulement (ou d'injection) à partir du point d'injection (P). Ainsi, plus on s'éloigne du point d'injection (P), plus la température de la matière diminue (donc plus celle-ci durcit), ce qui a pour conséquence que la seconde matière plastique (B) progresse plus difficilement en direction de ces zones de plus faible température en raison de la résistance induite par le durcissement de la matière plastique (A). On comprend alors aisément que la matière plastique (B) ne peut pas pousser correctement ces zones de matière plastique (A) durcies et qu'elle ne peut donc pas créer un coeur uniforme.
La présente invention permet de pallier cet inconvénient, comme on va le voir à l'aide de la description suivante de deux procédés de réalisation préférentiels.
Dans la description qui va suivre des figures 2 à 5, on considérera que la seconde substance est une matière plastique, de préférence différente de la matière plastique constituant la première substance.
La figure 2 décrit une première étape de réalisation d'une pièce qui comprendra une première substance (A) constituée par une matière plastique à l'intérieur de laquelle se trouvera au moins localement (sous forme de poche ouverte ou non) une seconde substance (B) constituée par une seconde matière plastique.
Sur la figure 2 est donc représenté un moule M comprenant une cavité de moulage (C) dont la paroi interne 2 définit au moins une partie de la pièce 1 à mouler. Des premiers moyens d'injection sous pression 10 et 20 de type connu communiquent avec la cavité de moulage C en deux points d'injection 12 et 22, via des canaux d'injection 14 et 24 pour permettre l'injection d'une première substance (A) à l'intérieur de ladite cavité (C). Les canaux d'injections 14 et 24, de préférence chauffés par des moyens non représentés, comprennent chacun une vis sans fin 15 et 25 montée coulissante sur un axe longitudinal et tournant autour dudit axe. Ces vis 15 et 25 servent aussi bien à l'injection sous pression de la première substance (et éventuellement de la seconde substance) car elles sont alimentées par exemple par des trémies (non représentées), qu'à brasser la première substance (A) dans la cavité de moulage (C). De préférence, ces premiers moyens d'injection seront disposés face à face.
Dans une première étape du procédé (figure 2), on introduit, au moins par le point d'injection 12, et de préférence alternativement par les points d'injection 12 et 22, une quantité QA de première substance (A) constituée par une matière plastique à l'intérieur de la cavité C à l'aide des premiers moyens d'injection 10 et 20. De préférence, la quantité QA remplira complètement la cavité de moulage (C) et éventuellement une partie au moins de l'un des canaux d'injection 14 et 24, afin de permettre un meilleur brassage de la première substance (A) dans l'étape suivante. Une fois la quantité QA introduite, on ferme de préférence l'alimentation en première substance (A) des premiers moyens d'injection 10 et 20 avant de commencer le brassage de celle-ci. Néanmoins, le brassage de la première substance peut commencer alors que la cavité n'est pas totalement remplie et se poursuivre de la façon décrite ci-après.
Dans une seconde étape (figure 3) les vis sans fin 15 et 25 infligent alternativement à la première substance (A) une pression suivie d'une contre-pression pour la faire circuler dans la cavité de moulage (C) et entre les canaux 14 et 24 (traits pointillés). Pour cela, les vis sans fin 15 et 25 se déplacent selon un mouvement alternatif de va et vient dans les canaux 14 et 24, de préférence en déphasage l'une par rapport à l'autre, de façon à créer un déplacement de la première substance (A). Cette circulation de la première substance (A) dans la cavité de moulage et entre les canaux 14 et 24 provoque un certain échauffement de celle, ou tout au moins un maintien de celle-ci dans un état fluide de préférence dans toute la cavité de moulage (C). De préférence, on arrête le brassage de la première substance (A) et on attend que son vecteur gradient de température soit orienté sensiblement orthogonalement à la paroi de la cavité de moulage en direction de l'intérieur de celle-ci, avant d'injecter la seconde substance (B) à l'intérieur de la première substance (A). Eventuellement, la première substance (A) peut déjà avoir commencé à durcir de façon homogène dans les zones proches de la paroi 2 de la cavité de moulage (C), mais sur une faible épaisseur relativement constante, avant d'injecter la seconde substance (B). On parle alors de refroidissement par couches successives ou par strates
La figure 4 décrit une troisième étape du procédé conforme à l'invention. La première substance (A) étant au moins partiellement fluide dans la cavité de moulage (C), on commence à injecter sous pression, soit à l'aide de l'un des premiers moyens d'injection 10 ou 20 (lequel est alors de type double voie), soit, comme cela est représenté, par des seconds moyens d'injection 30 sous pression indépendants pénétrant de préférence à l'intérieur de la cavité de moulage (C), une quantité QB de la seconde substance B (de préférence une seconde matière plastique). Cette seconde substance (B), en raison de la pression d'injection, vient s'introduire "en force" à l'intérieur de la première substance (A) afin de créer au moins une poche 5 (ou "coeur"), de préférence exclusivement constituée par ladite seconde substance (B). Comme la cavité de moulage (C) était au préalable de préférence totalement remplie par la première substance (A), une quantité de cette substance sensiblement équivalente à la quantité QB de seconde substance (B) injectée doit s'échapper hors de ladite cavité de moulage (C), ainsi éventuellement qu'une partie de la seconde substance (B). Pour cela, plusieurs solutions sont envisageables. En particulier, on peut reculer au moins partiellement l'une ou l'autre des vis 15 et 25 dans leurs canaux respectifs 14 et 24. Dans ce cas, le canal du premier moyen d'injection qui n'est pas utilisé pour injecter la seconde substance sert de zone de trop plein en constituant uns sorte de masselotte. Une autre solution (celle représentée), compatible avec l'utilisation de seconds moyens d'injection 30, prévoit de reculer au moins une des vis sans fin 15 ou 25 dans leurs canaux respectifs, et de préférence les deux, pour que le canal 14 et/ou 24 serve(nt) de zone de trop plein pour le surplus de substance (A) et éventuellement de substance (B). On peut aussi, si ce canal 14 et/ou 24 n'est pas assez volumineux, ajouter, ou substituer à celui-ci, au moins une cavité annexe de trop plein 16 (en particulier à volume variable) représentée en pointillé sur les figures 2 à 4, de sorte que l'injection de la seconde substance (B) soit coordonnée avec le remplissage de ladite cavité 16 par le surplus de première substance (A) et éventuellement de seconde substance (B). Dans ce cas, on peut maintenir la(les) vis sans fin 15 et/ou 25 légèrement avancée(s) dans leur canal respectif de façon à créer une pression sur la première et la seconde substances et la(les) maintenir avancée(s) lors de l'injection de la seconde substance (B) de façon à orienter le surplus de substance(s) en direction de la cavité annexe 16.
La figure 4 décrit une troisième étape du procédé conforme à l'invention. La première substance (A) étant au moins partiellement fluide dans la cavité de moulage (C), on commence à injecter sous pression, soit à l'aide de l'un des premiers moyens d'injection 10 ou 20 (lequel est alors de type double voie), soit, comme cela est représenté, par des seconds moyens d'injection 30 sous pression indépendants pénétrant de préférence à l'intérieur de la cavité de moulage (C), une quantité QB de la seconde substance B (de préférence une seconde matière plastique). Cette seconde substance (B), en raison de la pression d'injection, vient s'introduire "en force" à l'intérieur de la première substance (A) afin de créer au moins une poche 5 (ou "coeur"), de préférence exclusivement constituée par ladite seconde substance (B). Comme la cavité de moulage (C) était au préalable de préférence totalement remplie par la première substance (A), une quantité de cette substance sensiblement équivalente à la quantité QB de seconde substance (B) injectée doit s'échapper hors de ladite cavité de moulage (C), ainsi éventuellement qu'une partie de la seconde substance (B). Pour cela, plusieurs solutions sont envisageables. En particulier, on peut reculer au moins partiellement l'une ou l'autre des vis 15 et 25 dans leurs canaux respectifs 14 et 24. Dans ce cas, le canal du premier moyen d'injection qui n'est pas utilisé pour injecter la seconde substance sert de zone de trop plein en constituant uns sorte de masselotte. Une autre solution (celle représentée), compatible avec l'utilisation de seconds moyens d'injection 30, prévoit de reculer au moins une des vis sans fin 15 ou 25 dans leurs canaux respectifs, et de préférence les deux, pour que le canal 14 et/ou 24 serve(nt) de zone de trop plein pour le surplus de substance (A) et éventuellement de substance (B). On peut aussi, si ce canal 14 et/ou 24 n'est pas assez volumineux, ajouter, ou substituer à celui-ci, au moins une cavité annexe de trop plein 16 (en particulier à volume variable) représentée en pointillé sur les figures 2 à 4, de sorte que l'injection de la seconde substance (B) soit coordonnée avec le remplissage de ladite cavité 16 par le surplus de première substance (A) et éventuellement de seconde substance (B). Dans ce cas, on peut maintenir la(les) vis sans fin 15 et/ou 25 légèrement avancée(s) dans leur canal respectif de façon à créer une pression sur la première et la seconde substances et la(les) maintenir avancée(s) lors de l'injection de la seconde substance (B) de façon à orienter le surplus de substance(s) en direction de la cavité annexe 16.
On obtient, à la fin de l'injection de la seconde substance (B), une pièce 1 telle que représentée sur la figure 5, c'est-à-dire une pièce comprenant une peau constituée de préférence exclusivement par la première substance (A), et une poche 5 (laquelle est fermée mais pourrait aussi déboucher vers un bord de la pièce) homogène à épaisseur constante constituée de préférence exclusivement par la seconde substance (B), en l'occurrence une matière plastique différente de la matière plastique constituant la première substance (A).
Dans la description qui va suivre des figures 6 à 9, on considérera que la seconde substance est un gaz, et en particulier de l'azote, même si le procédé décrit peut aussi s'appliquer à l'injection d'une seconde matière plastique à l'intérieur d'une première matière plastique.
Sur la figure 6, une machine 100 à mouler par injection de type
SCORIM est représentée. Celle-ci comprend une vis sans fin 102 montée pour tourner autour de son axe longitudinal et pour osciller le long de celuici au sein d'une cavité 103 allongée et chauffée par exemple de l'extérieur, ces deux éléments faisant office de moyen d'injection sous pression. La vis sans fin 102 communique avec une trémie d'alimentation en première substance non représentée et avec une buse 105 aboutissant dans un canal d'injection 106. La buse 105 communique avec un déviateur 107 qui permet de diviser le canal d'injection 106 en deux embranchements bifurqués 108 et 109 à symétrie axiale, dont chacun des embranchements conduit respectivement dans des canaux cylindriques 110 et 111. Les canaux 110 et 111 communiquent respectivement avec des buses 114 et 115 aboutissant, via deux canaux d'alimentation 118 et 119 de préférence chauffés par des moyens connus (non représentés), dans une cavité de moulage (C) définie par une paroi interne 2 d'un moule (M). Respectivement dans chacun des canaux 110 et 111, sont montés de façon coulissante et étanche des moyens de brassage 112 et 113, typiquement des pistons.
SCORIM est représentée. Celle-ci comprend une vis sans fin 102 montée pour tourner autour de son axe longitudinal et pour osciller le long de celuici au sein d'une cavité 103 allongée et chauffée par exemple de l'extérieur, ces deux éléments faisant office de moyen d'injection sous pression. La vis sans fin 102 communique avec une trémie d'alimentation en première substance non représentée et avec une buse 105 aboutissant dans un canal d'injection 106. La buse 105 communique avec un déviateur 107 qui permet de diviser le canal d'injection 106 en deux embranchements bifurqués 108 et 109 à symétrie axiale, dont chacun des embranchements conduit respectivement dans des canaux cylindriques 110 et 111. Les canaux 110 et 111 communiquent respectivement avec des buses 114 et 115 aboutissant, via deux canaux d'alimentation 118 et 119 de préférence chauffés par des moyens connus (non représentés), dans une cavité de moulage (C) définie par une paroi interne 2 d'un moule (M). Respectivement dans chacun des canaux 110 et 111, sont montés de façon coulissante et étanche des moyens de brassage 112 et 113, typiquement des pistons.
La première étape du procédé (figure 6) consiste à injecter une quantité QB de première substance dans la cavité de moulage (C). Pour cela, ladite substance (A) est injectée par la buse 105 à l'aide de la vis sans fin 102 qui la comprime dans la cavité 103 en tournant autour de son axe et avançant le long de celui-ci, traverse le canal d'injection 106, passe dans les embranchements 108 et 109 avant d'aller dans les canaux 110 et 111, arrive dans les buses 114 et 115 et aboutit dans la cavité de moulage via les canaux d'alimentation 118 et 119. n est possible d'utiliser le piston 112 (ou 113) pour faciliter la progression de la première substance (A) dans la cavité de moulage (C) et éventuellement commencer à la brasser, mais dans ce cas le piston 113 (ou 112) devra boucher l'embranchement 109 pour éviter à la première substance (A) de remonter en direction de la vis sans fin 102. De préférence, on remplira toute la cavité de moulage (C), les canaux d'alimentation 118 et 119 ainsi éventuellement que les canaux 110 et 111 avec la première substance (A), avant de passer à l'étape suivante du procédé.
Dans une seconde étape du procédé (figure 7), on fait exécuter aux pistons 112 et 113 un mouvement alternatif, de préférence à la même fréquence et en opposition de phase (quand un piston recule dans son cylindre respectif, l'autre avance). Ce mouvement alternatif agit sur la première substance (A) et la maintient fluide en créant des forces de cisaillement provoquant un échauffement ou un maintien en température de celle-ci. Un réglage de la fréquence d'oscillation permet d'obtenir une première substance (A) fluide plus ou moins rapidement. Les différents transferts de la matière plastique (A) encore fluide dans la cavité de moulage (C) et éventuellement entre les canaux d'alimentation chauffés 118 et 119 et les canaux 110 et 111, permettent à celle-ci, comme pour la figure 3, de rester fluide de préférence dans toute la cavité de moulage (C). De même, le brassage agira de préférence de façon à homogénéiser la température de la première substance (A) selon différentes couches successives, c'est-à-dire de façon à orienter le gradient de température sensiblement orthogonalement à la paroi 2 de la cavité de moulage (C) et en direction de l'intérieur de celle.
Une fois cette opération terminée, les deux pistons 112 et 113 sont de préférence avancés en phase dans leurs cylindres respectifs 110 et 111 en direction de la cavité de moulage (C) afin de comprimer légèrement la première substance dans la cavité de moulage. Eventuellement, la vis sans fin 102 des premiers moyens d'injection peut aussi être avancée dans le même but.
La troisième étape du procédé (figure 8) commence alors de préférence quand les deux pistons 112 et 113 sont fixes et quand le brassage de la première substance (A) a cessé. La première substance (A) est au moins partiellement fluide, c'est-à-dire fluide au moins dans les zones remplies de première substance (A) éloignées de la paroi, et peut être partiellement durcie de façon homogène dans les zones au contact de la paroi 2.
Néanmoins, il est préférable que la première substance (A) soit entièrement fluide dans toute la cavité de moulage (C) avant de commencer l'étape suivante. On injecte sous pression la seconde substance (B), qui est ici un gaz (de préférence de l'azote), à l'aide de seconds moyens d'injection 120 disposés de préférence à l'opposé des canaux d'alimentation 118 et 119, et pénétrant de préférence jusqu'à l'intérieur de la cavité de moulage en un point d'injection 122. Néanmoins, une buse d'injection double voie (matière plastique/gaz) du type de celle utilisée notamment dans le brevet US 4 140 672 peut aussi convenir, ce qui permet alors de s'affranchir des seconds moyens d'injection 120.
Le gaz étant injecté sous pression, et la cavité de moulage (C) étant remplie par la première substance (A), celui-ci va, comme pour la figure 5, s'introduire à l'intérieur la première substance (A) encore fluide afin d'amorcer la création d'une poche 5 remplie de gaz. Pour que la partie de première substance (A) en surplus puisse s'échapper de la cavité de moulage (C) afin de laisser la place au gaz, on doit prévoir au moins un dispositif de récupération de trop plein (masselotte) communiquant avec la cavité de moulage. Ainsi, une masselotte (non représentée) peut être prévue pour recevoir le surplus de première substance (et éventuellement de seconde substance), lequel surplus de première substance (A) est alors poussé par le gaz et ne peut pas s'échapper ailleurs que dans cette masselotte car la pression des moyens de brassage 112 et 113 et éventuellement des premiers moyens d'injection 102 est maintenue durant l'injection du gaz.
Le procédé SCORIM permet aussi de choisir une autre alternative plus intéressante, représentée sur la figure 7. Cette solution prévoit la possibilité de ne pas utiliser de cavité annexe de trop plein et de remplacer un tel dispositif par les pistons 112 et 113, les canaux 118 et 119 et éventuellement les canaux 110 et 111. Ainsi, au moins un piston 112 ou 113 et son canal d'alimentation respectif 118 ou 119 servent de masselotte à volume variable par recul progressif dudit piston (112 et/ou 113) dans son canal 110 ou 111 respectif à mesure que le gaz est injecté. Une fois tout le gaz injecté, le surplus de première substance (A) occupera au moins une partie de l'un des canaux d'alimentation 118 ou 119 (lesquels seront de préférence chauffés afin de faciliter le déplacement dudit surplus), voire éventuellement une partie des cylindres 110 et 111. De préférence, les deux pistons 112 et 113 reculeront en phase afin de définir deux cavités à volume variable définies par les canaux d'alimentation 118 et 119 et éventuellement par les canaux 110 et 111.
De préférence, le gaz injecté sera expulsé de la pièce une fois la première substance complètement durcie, par exemple lors du retrait des seconds moyens d'injection dudit gaz, ou par perçage de la peau, mais il peut aussi sortir de la pièce et créer alors une poche 5 ouverte.
La figure 9 montre une pièce réalisée en particulier avec le procédé représenté sur les figures 6 à 8. Cette pièce 1 comprend une peau constituée exclusivement par la première substance (A), et une poche 5 creuse homogène à épaisseur sensiblement constante.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus.
Ainsi, dans le cas particulier du procédé des figures 2 à 4, les moyens d'injection de la seconde substance (B) peuvent être totalement dissociés des moyens d'injection 10 et 20 d'injection de la première substance, et être disposés par exemple à l'opposé des moyens d'injection 20.
Les moyens d'injections de la seconde substance peuvent aussi être multiples, auquel cas il sera possible de réaliser l'injection de la seconde substance de façon séquentielle à l'intérieur de la première substance. De plus, les moyens de brassage de la première substance peuvent être constitués par un seul piston oscillant dans un seul cylindre dont les deux extrémités aboutissent dans ta cavité de moulage.
Le nombre de moyens de brassage peut être différent et ils peuvent être disposés autrement, en particulier si la pièce est complexe. Ces moyens peuvent aussi être totalement dissociés du moule (ils ne communiquent pas avec la paroi de la cavité de moulage et ne sont pas en contact avec la première substance), en particulier s'il s'agit par exemple d'une table vibrante ou d'un dispositif de mise en mouvement du moule, par exemple sur un ou plusieurs axes de rotation, susceptible de brasser la première substance.
Claims (7)
1. Procédé de moulage par injection d'une pièce (1) en matière(s) plastique(s) ayant des constitutions intérieure et extérieure différentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
a) on introduit une quantité déterminée QA d'une première substance (A) constituée par une matière plastique fluide au moment de son injection à l'aide de premiers moyens d'injection sous pression (10, 20; 102, 103) dans une cavité de moulage (C) comprenant une paroi interne (2) définissant au moins une partie de la pièce (1) à mouler,
b) on agit sur ladite première substance (A) pour créer un brassage de celle-ci de sorte qu'elle reste au moins partiellement fluide dans la cavité de moulage (C),
c) alors que la première substance est encore au moins partiellement fluide, on introduit à l'intérieur de celle-ci, à l'aide de premiers (10, 20; 102, 103) ou de seconds moyens d'injection sous pression (30; 120), une quantité QB d'une seconde substance (B) constituée par une matière fluide au moins lors de son injection de façon à créer au moins une poche (5) de seconde substance (B) à l'intérieur de ladite première substance (A).
d) on laisse refroidir la pièce (1) ainsi obtenue et on la démoule.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le brassage étant réalisé par au moins un desdits moyens de brassage (112, 113) chacun monté mobile dans un canal (110, 111) communiquant avec la cavité de moulage (C), ou par au moins un des premiers moyens d'injection (10, 20), on fait s'échapper une partie de la première substance (A) et/ou de la seconde substance (B) hors de la cavité de moulage en liaison avec l'injection sous pression de cette seconde substance (B).
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, le brassage étant réalisé par au moins un desdits moyens de brassage (112, 113) chacun monté mobile en translation dans un canal (110, 111) communiquant avec la cavité de moulage (C), ou par au moins un desdits premiers moyens d'injection (10, 20) comprenant chacun une vis sans fin (15, 25) montée mobile dans un canal (14, 24), on recule au moins un desdits moyens de brassage (112, 113) ou une desdites vis sans fin (15, 25) dans son canal respectif (110, 111 ; 14, 24) en liaison avec l'injection de la seconde substance (B) à l'intérieur de la première substance (A), pour que, poussée par la seconde substance (B), une partie de la première substance et/ou de la seconde substance (B) passe de la cavité de moulage (C) dans un volume dudit canal (14, 24; 110, 111) libéré par le recul dudit moyen de brassage (112, 113) ou de ladite vis sans fin (15, 25).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on brasse la première substance (A) alors que la cavité de moulage (C) est totalement remplie par celle-ci.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on arrête le brassage de la première substance (A) avant d'introduire la seconde substance (B).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, la seconde substance (B) étant un gaz:
- on injecte ledit gaz à l'intérieur de la cavité de moulage (2) après le remplissage complet de celle-ci par la première substance (A), et le brassage de cette première substance (A), et
- on évacue, sous la pression dudit gaz, une partie de la première substance (A) hors de la cavité de moulage (2).
7. Dispositif de moulage par injection d'une pièce (1) en matière(s) plastique(s) ayant des constitutions intérieure et extérieure différentes, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant:
- un moule (M) comprenant au moins deux parties définissant entre elles une cavité de moulage (C) ayant une paroi interne (2),
- des premiers moyens d'injection (10, 20; 102, 103) pour introduire sous pression dans la cavité de moulage (C) une quantité déterminée QA d'une première substance (A) constituée par une matière plastique fluide au moment de son injection,
- des seconds moyens d'injection (30; 120) pour introduire sous pression à l'intérieur de la première substance (A) une quantité QB déterminée d'une seconde substance (B) constituée par une matière fluide au moins au moment de son injection,
- des moyens (10, 20; 112, 113) pour brasser la première substance (A) dans la cavité de moulage (C) afin que cette première substance (A) reste au moins partiellement fluide à l'intérieur de la cavité et refroidisse en couches successives avant d'injecter la seconde substance (B).
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0393315A2 (fr) * | 1989-04-21 | 1990-10-24 | Ferromatik Milacron Maschinenbau GmbH | Procédé pour mouler par injection des pièces en matière plastique remplies de liquide et appareil pour la réalisation du procédé |
| EP0402730A2 (fr) * | 1989-06-13 | 1990-12-19 | Krauss-Maffei Aktiengesellschaft | Procédé pour la fabrication de pièces moulées par injection en matériel plastique |
| GB2299780A (en) * | 1995-04-11 | 1996-10-16 | Brunel University Of West Lond | Injection moulding process with periodic force application |
-
1997
- 1997-05-15 FR FR9705998A patent/FR2763275B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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| EP0393315A2 (fr) * | 1989-04-21 | 1990-10-24 | Ferromatik Milacron Maschinenbau GmbH | Procédé pour mouler par injection des pièces en matière plastique remplies de liquide et appareil pour la réalisation du procédé |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BECKER H ET AL: "GEGENTAKT-SPRITZGIESSEN TECHNISCHER FORMTEILE", KUNSTSTOFFE, vol. 83, no. 3, March 1993 (1993-03-01), MÜNCHEN, pages 165 - 169, XP000349317 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2763275B1 (fr) | 1999-06-18 |
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| ST | Notification of lapse |