FR2893529A1

FR2893529A1 - Injection compression mold comprises a female die, a male die and an annular sealing unit that creates a sealing zone that is crossed by the closure plane between the dies

Info

Publication number: FR2893529A1
Application number: FR0511789A
Authority: FR
Inventors: Gianfranco Ciccarelli
Original assignee: MECAFONCTION SARL
Current assignee: MECAFONCTION SARL
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-05-25
Anticipated expiration: 2025-11-22
Also published as: FR2893529B1

Abstract

Injection compression mold comprises a female die (14) with a mold cavity (17), a male die (13), an annular sealing unit around the male die, and studs (15) for rigidly connecting the sealing unit to the female die, at least between the injection phase and the compression phase. The periphery of the male die coincides with the periphery of the mold cavity and the sealing unit creates a sealing zone that is crossed by the closure plane between the dies.

Description

L'invention concerne le domaine technique de l'injection compression selonThe invention relates to the technical field of compression injection according to

laquelle une quantité dosée de matière plastique à l'état fondu est, d'abord, injectée dans l'empreinte d'un moule incomplètement fermé, puis cette matière est répartie dans l'empreinte en utilisant la force de fermeture du moule. Cette opération nécessite une pression de valeur bien inférieure à celle habituellement nécessaire pour réaliser le moulage par la seule injection dans l'empreinte. Cette technique de fabrication de pièces moulées met en oeuvre un moule en plusieurs parties, à savoir au moins une matrice avec une empreinte en creux et au moins un poinçon venant contre la matrice selon un plan de fermeture. Sur une presse chacun de ces éléments est relié à des moyens aptes à les déplacer par rapport à l'autre et dans les deux sens. L'injection compression permet de réduire la puissance des presses utilisées pour obtenir des pièces moulées, et, à puissances de presse égales, d'obtenir des pièces plus complexes ou de plus grandes surfaces. L'injection compression permet aussi, avec certaines matières, telles que le polypropylène et le polyéthylène, de diminuer les problèmes de retassures et d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces. Malgré ces avantages, ce procédé de fabrication à une application qui est limitée aux pièces de forme générale plane ou faiblement incurvée, ayant un contour limité et une faible épaisseur, en particulier, pour éviter les inconvénients consécutifs aux fuites de matière plastique s'insérant entre les éléments et qui forment des bavures ou barbes nécessitant des opérations supplémentaires d'ébarbage. wherein a metered quantity of molten plastic material is first injected into the mold cavity cavity, and then this material is distributed in the cavity using the closing force of the mold. This operation requires a much lower value of pressure than usually required to perform the molding by the single injection into the cavity. This manufacturing technique of molded parts uses a mold in several parts, namely at least one matrix with an indentation and at least one punch coming against the matrix in a closure plane. On a press each of these elements is connected to means able to move them relative to each other and in both directions. The compression injection reduces the power of the presses used to obtain molded parts, and, at equal press powers, to obtain more complex parts or larger areas. The compression injection also makes it possible, with certain materials, such as polypropylene and polyethylene, to reduce the problems of shrinkage and to improve the mechanical properties of the parts. Despite these advantages, this manufacturing process has an application which is limited to parts of generally flat or slightly curved shape, having a limited contour and a small thickness, in particular, to avoid the disadvantages resulting from plastic leakage between elements and that form burrs or barbs requiring additional deburring operations.

Ce problème est d'autant plus complexe que lors de la phase de compression il faut prévoir une zone dite de compression ou d'étanchéité laissant passer l'air contenu dans l'empreinte mais ne laissant pas passer la matière plastique à l'état visqueux. L'état de la technique fournit de nombreuses solutions dont l'une consiste à limiter le jeu fonctionnel entre poinçon et matrice à quelques centièmes de millimètre, mais cela nécessite de maintenir ce jeu sur toute la longueur de la course de coulissement de la matrice sur le poinçon, ce qui est très difficile et très coûteux en main d'oeuvre qualifiée affectée à la réalisation des pièces de moule, sans certitude de ne pas obtenir de trace sur la pièce. This problem is all the more complex since during the compression phase it is necessary to provide a so-called compression or sealing zone allowing the air contained in the impression to pass through but not allowing the plastic material to pass to the viscous state. . The state of the art provides many solutions, one of which is to limit the functional play between punch and die to a few hundredths of a millimeter, but it requires to maintain this game over the entire length of the sliding stroke of the matrix on the punch, which is very difficult and very expensive in skilled labor assigned to the production of the mold parts, without certainty not to obtain a trace on the piece.

Pour remédier à cela, dans le moule du document EP 0927 618 et comme montré à la figure 1 annexée, la zone d'étanchéité E est réalisée dans un corps annulaire 2 qui est monté coulissant sur la périphérie du poinçon 3 mais qui, pendant l'injection et la compression, est lié mécaniquement à la matrice 4 par des moyens de liaison rigide 5-6 empêchant la matière de fuir par le plan de fermeture F entre matrice 4 et corps tubulaire 2. Or, lors de la fermeture d'un tel moule 2, 3, 4, pour assurer la répartition de la matière M préalablement injectée dans l'empreinte 7, la pression T communiquée à la matière contenue dans la partie D de l'empreinte qui déborde latéralement du poinçon 3 se reporte sur le corps tubulaire d'étanchéité 2 et tend à l'écarter de la matrice de part et d'autre du plan de fermeture, en permettant la formation d'une bavure ou, au moins, d'une marque sur la pièce. L'invention à pour objet de remédier à cet inconvénient en éliminant les effets de la pression de compression sur le corps annulaire d'étanchéité, tout en limitant la longueur des portées coulissantes ayant un jeu fonctionnel réduit, pour faciliter la fabrication et l'assemblage des composants du moule et réduire le temps et les coûts de fabrications. A cet effet dans le moule selon l'invention, la limite périphérique du poinçon coïncide avec la limite périphérique de l'empreinte dans la matrice, tandis que la zone d'étanchéité ménagée dans le corps d'étanchéité est traversée par le plan de fermeture entre matrice et poinçon. To remedy this, in the mold of EP 0927 618 and as shown in Figure 1 attached, the sealing zone E is formed in an annular body 2 which is slidably mounted on the periphery of the punch 3 but which, during injection and compression, is mechanically linked to the matrix 4 by means of rigid connection 5-6 preventing the material from escaping through the closure plane F between the matrix 4 and tubular body 2. However, when closing a such mold 2, 3, 4, to ensure the distribution of the material M previously injected into the cavity 7, the pressure T communicated to the material contained in the portion D of the cavity which protrudes laterally of the punch 3 refers to the tubular sealing body 2 and tends to move away from the die on either side of the closure plane, allowing the formation of a burr or at least a mark on the piece. The object of the invention is to remedy this drawback by eliminating the effects of the compression pressure on the annular sealing body, while limiting the length of the sliding seats having a reduced functional clearance, to facilitate manufacture and assembly. mold components and reduce manufacturing time and costs. For this purpose in the mold according to the invention, the peripheral limit of the punch coincides with the peripheral limit of the cavity in the matrix, while the sealing zone formed in the sealing body is traversed by the closure plane. between die and punch.

Cet aménagement est très important car en disposant la zone d étanchéité exclusivement sur la périphérie du poinçon, il permet de disposer autour de ce poinçon et dans le plan de fermeture du moule, divers accessoires, tels que des chariots porte noyau qui, jusqu'à présent, ne pouvaient pas être utilisés dans un moule d'injection compression. This arrangement is very important because by disposing the sealing area exclusively on the periphery of the punch, it allows to have around this punch and in the closure plane of the mold, various accessories, such as carriages door core, up to present, could not be used in a compression injection mold.

Dans une forme d'exécution de l'invention, la zone d'étanchéité est définie par des barrettes disposées dans un logement du corps annulaire entourant l'ouverture pour le poinçon, ces barrettes étant réparties les unes à la suite des autres en formant une ceinture continue venant en contact glissant contre le poinçon et dont la face sommitale délimite le plan de joint. In one embodiment of the invention, the sealing zone is defined by strips disposed in a housing of the annular body surrounding the opening for the punch, these strips being distributed one after the other forming a continuous belt coming into sliding contact against the punch and whose top face delimits the joint plane.

Ces barrettes facilitent la fabrication des moyens d'étanchéité, et permettent d'avoir recours à des matériaux plus résistants à l'usure, tels que métal traité en surface. Avantageusement, chacune des barrettes est fixée sur le fond du logement continu avec possibilité de glissement en direction du poinçon sous 35 l'action de moyens de poussée. These bars facilitate the manufacture of sealing means, and allow to use more wear resistant materials, such as surface-treated metal. Advantageously, each of the bars is fixed on the bottom of the continuous housing with the possibility of sliding in the direction of the punch under the action of pushing means.

Grâce à cela, chaque barrette est autoréglable et compense seule et automatiquement les défauts étanchéité pouvant se produire. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution d'un moule selon l'invention. Figure 1 est une vue en coupe montrant les différents composants d'une forme d'exécution d'un moule de l'état de la technique; Figures 2 à 5 sont des vues en coupe d'un moule selon l'invention, respectivement : - lorsque les composants du moule sont superposés, - quand ces composants sont assemblés et le moule fermé et verrouillé, - quand les composants sont en position d'injection de la matière fondue et, - en fin de phase de compression, avant ouverture par écartement des composants. Thanks to this, each bar is self-adjusting and compensates for any leakage that may occur automatically. Other features and advantages will become apparent from the description which follows with reference to the appended schematic drawing showing, by way of example, several embodiments of a mold according to the invention. Figure 1 is a sectional view showing the various components of a form of execution of a mold of the state of the art; Figures 2 to 5 are sectional views of a mold according to the invention, respectively: - when the mold components are superimposed, - when these components are assembled and the mold closed and locked, - when the components are in position d injection of the melt and, at the end of the compression phase, before opening by separating the components.

Figure 6 est une vue partielle en coupe et en perspective, d'une forme de réalisation d'une matrice, Figures 7 et 8 sont des vues partielles de coté et en coupe de deux forme de réalisations des moyens de poussée des barrettes d'étanchéité, quand le moule est, respectivement en position d'injection et en position de début de compression. Dans la description qui suit, les références des éléments du moule selon l'invention sont majorées de 10 par rapport à celles du moule de l'état de la technique, représenté figure 1, tandis que les éléments nouveaux sont référencés à partir de 20. FIG. 6 is a partial view in section and in perspective of an embodiment of a matrix. FIGS. 7 and 8 are partial side and sectional views of two embodiments of the means for pushing the sealing strips. when the mold is respectively in the injection position and in the compression start position. In the description which follows, the references of the elements of the mold according to the invention are increased by 10 compared to those of the mold of the state of the art, represented in FIG. 1, while the new elements are referenced starting from 20.

Ainsi, le poinçon 13 coopère avec une matrice 14 avec laquelle il forme une empreinte 17 et avec un corps annulaire d'étanchéité 12 coulissant sur lui par un alésage 20. Les moyens de liaison rigide entre la matrice 14 et le corps 12 comprennent des doigts cylindriques 15 saillant de la matrice et pénétrant dans des alésages 21 du corps 12. Chaque doigt 15 comporte une gorge 22 pouvant recevoir un verrou 16 qui, schématisé aux figures 3 à 5, coulisse dans un alésage 23 sous l'action de moyens de commande, non représentés, pouvant être mécaniques, pneumatiques, hydrauliques ou électriques. Au moins Un canal 24 d'alimentation de la matière est ménagé soit dans la matrice 14, comme représenté, soit dans le poinçon 13. Thus, the punch 13 cooperates with a die 14 with which it forms a recess 17 and with an annular sealing body 12 sliding on it by a bore 20. The rigid connection means between the die 14 and the body 12 comprise fingers cylindrical 15 protruding from the matrix and penetrating into bores 21 of the body 12. Each finger 15 has a groove 22 which can receive a latch 16 which, schematized in Figures 3 to 5, slides in a bore 23 under the action of control means , not shown, which can be mechanical, pneumatic, hydraulic or electric. At least one material feeding channel 24 is provided either in the matrix 14, as shown, or in the punch 13.

De façon connue, lorsque les éléments du moule sont placés sur les plateaux d'une presse, non représentée, le moule est d'abord amené en position de fermeture totale, montrée à la figure 3, afin que le corps 12 soit lié rigidement à la matrice 14, puis les éléments matrice 14 et poinçon 13 sont écartés jusqu'à leur position d'injection, montré en 25 à la figure 4. Après injection de la matière M dans l'espace 25 ainsi créé, le moule passe en phase de compression et est donc à nouveau amené en position de fermeture, ce qui permet d'utiliser la force de fermeture du moule pour répartir la matière dans l'empreinte 17, comme montré figure 5. Selon l'invention, et comme le montre bien la figure 2, la limite périphérique 13a, et ici le diamètre du poinçon 13, coïncide avec la limite 10 périphérique 17a de l'empreinte 17. Grâce à cela, lorsque le moule est dans la phase de compression de la matière et passe de la position de figure 4 à celle de figure 5, la pression exercée sur la matière ne sollicite pas directement le corps tubulaire 12, ce qui réduit considérablement les problèmes d'étanchéité dans la zone E entre corps 15 12 et poinçon 13. Suivant une autre caractéristique de l'invention, et comme montré figure 3, cette zone d'étanchéité E est traversée par le plan de fermeture F, entre la matrice 14 et le poinçonl3. Dans la forme d'exécution représentée, le plan de fermeture passe au sommet du corps annulaire 12. La figure 6 montre 20 qu'il en suit les variations de niveau afin de garantir la même qualité d'étanchéité sur la périphérie de l'empreinte. Cet aménagement est très important en pratique, puisqu'il permet de disposer dans ce plan divers noyaux et chariots porte noyaux augmentant les possibilités de moulage par injection compression. 25 Dans la forme représentée, l'étanchéité est assurée par des barrettes 26 disposées dans un logement 27 du corps 12 entourant l'ouverture 20 pour le poinçonl3. La figure 6 montre que chaque barrette 26 a une forme qui dépend de celle de l'empreinte et suit parfaitement son contour. Elle est réalisée en 30 métal et présente une face active qui est traitée pour résister à l'usure du frottement contre le poinçon, à chaque cycle de moulage. La figure 8 montre que chaque barrette 26 à une hauteur H qui est supérieure à la différence C entre les écartements du poinçon et de la matrice quand ils sont dans la position qu'ils occupent lors de l'injection, montrée à la 35 figure 4, et celle qu'ils occupent en fin de phase de compression, montrée à la figure 5. In known manner, when the elements of the mold are placed on the trays of a press, not shown, the mold is first brought into the fully closed position, shown in FIG. 3, so that the body 12 is rigidly connected to the matrix 14, then the matrix elements 14 and punch 13 are spaced to their injection position, shown in 25 in Figure 4. After injection of the material M in the space 25 thus created, the mold goes into phase compression and is thus brought again in the closed position, which allows to use the closing force of the mold to distribute the material in the cavity 17, as shown in FIG 5. According to the invention, and as shown well 2, the peripheral limit 13a, and here the diameter of the punch 13, coincides with the peripheral limit 17a of the cavity 17. With this, when the mold is in the compression phase of the material and passes from the position of Figure 4 to that of Figure 5, the pressure exerted on the material does not directly affect the tubular body 12, which considerably reduces the sealing problems in the zone E between the body 12 and the punch 13. According to another characteristic of the invention, and as shown in FIG. this sealing zone E is traversed by the closing plane F between the die 14 and the punch 13. In the embodiment shown, the closure plane passes to the top of the annular body 12. FIG. 6 shows that it follows the level variations in order to guarantee the same quality of sealing on the periphery of the impression. . This arrangement is very important in practice, since it allows to have in this plan various cores and carriages door cores increasing the possibilities of compression injection molding. In the form shown, the seal is provided by bars 26 disposed in a housing 27 of the body 12 surrounding the opening 20 for the punch 13. Figure 6 shows that each bar 26 has a shape that depends on that of the cavity and follows perfectly its outline. It is made of metal and has an active face which is treated to withstand the wear of the friction against the punch at each molding cycle. FIG. 8 shows that each bar 26 at a height H which is greater than the difference C between the gaps of the punch and the die when they are in the position they occupy during the injection, shown in FIG. 4 , and the one they occupy at the end of the compression phase, shown in FIG.

Dans la forme d'exécution des figures 2 à 6, les barrettes 26 sont disposées en contact bout à bout, à la suite les unes des autres en formant une ceinture continue, et sont fixées rigidement par des tire fonds 28 contre le fond du logement 27 et, éventuellement contre sa paroi latérale, en les calant de manière que leur face définissant la zone E vienne en contact de frottement avec le poinçon 13. Dans la forme d'exécution des figures 7 et 8, les barrettes assurent une étanchéité autorèglable. A cette fin, chaque tire fond 128 est épaulé et traverse la barrette 26 par des alésages 29 et 30 de plus grands diamètres que celui du fut et de la tête de ce tire fond et permettant à la barrette de glisser pour venir en appui contre la périphérie du poinçon 13, sous l'action de moyens de poussée. Ces moyens peuvent être constitués par un ressort hélicoïdal 32, comme montré figure 7, ou par le piston 33 d'un cylindre 34, pneumatique ou hydraulique, montré figure 8. In the embodiment of FIGS. 2 to 6, the bars 26 are arranged in end-to-end contact, one after the other forming a continuous belt, and are fixed rigidly by pulls 28 against the bottom of the housing. 27 and, optionally against its side wall, by setting them so that their face defining the zone E comes into frictional contact with the punch 13. In the embodiment of Figures 7 and 8, the bars provide a self-regulating seal. To this end, each bottom pull 128 is supported and passes through the bar 26 by bores 29 and 30 of larger diameters than that of the head and the tug of the bottom and allowing the bar to slide to bear against the periphery of the punch 13, under the action of pushing means. These means may be constituted by a helical spring 32, as shown in FIG. 7, or by the piston 33 of a pneumatic or hydraulic cylinder 34, shown in FIG.

Cette dernière solution est particulièrement intéressante puisqu'elle se met en place en début de cycle, en même temps que les vérins auxiliaires régissant les mouvements des éléments du moule, et compense automatiquement les dilatations et les usures, en garantissant ainsi la constance de l'étanchéité obtenue, cette étanchéité restant réglable par modification de la pression s'exerçant sur les barrettes. La combinaison des différentes caractéristiques du moule selon l'invention, réduit considérablement les problèmes d'étanchéité au plan de fermeture du moule et entre poinçon et matrice. Elle permet d'améliorer la qualité des pièces obtenues, de réaliser des pièces plus encombrantes et plus complexes. L'invention qui concerne l'amélioration de l'étanchéité est indépendante du nombre de composants de chacun des éléments du moule, de leur forme et de leur organisation interne. Elle est aussi indépendante de la matière utilisée pour le moulage, celle ci pouvant être thermoplastique, thermodurcissable, avec ou sans inclusions diverses, et, voir même, métallique. This last solution is particularly interesting since it is set up at the beginning of the cycle, at the same time as the auxiliary cylinders governing the movements of the elements of the mold, and automatically compensates for dilatations and wear, thus guaranteeing the constancy of the sealing obtained, this seal remaining adjustable by changing the pressure exerted on the bars. The combination of the various characteristics of the mold according to the invention considerably reduces the sealing problems at the closure plane of the mold and between punch and die. It makes it possible to improve the quality of the parts obtained, to make larger and more complex parts. The invention relates to improving the seal is independent of the number of components of each of the elements of the mold, their shape and their internal organization. It is also independent of the material used for molding, it can be thermoplastic, thermosetting, with or without various inclusions, and even see, metal.

Claims

1. compression injection mold comprising: - at least one matrix (14) in one or more parts defining the recessed portion of the cavity (17) of the part to be produced, - at least one punch (13) completing the impression of the part to be manufactured, - an annular sealing body (12) surrounding the punch (13), slidably mounted on it and having a sealing zone E cooperating with this punch, - and means (15-16 ) for rigidly connecting the sealing body (12) to the matrix (14), at least from the injection phase to the compression phase, characterized in that the peripheral limit (13a) of the punch (13) coincides with the peripheral limit (17a) of the cavity (17) in the matrix (14), while the sealing zone E formed in the sealing body (12) is traversed by the closure plane F between matrix and punch .

2. Mold according to claim 1 characterized in that the sealing zone E is defined by strips (26) disposed in a housing (27) of the annular body (12) surrounding the opening (20) for the punch (13). ), these strips (26) being distributed one after the other forming a continuous belt coming into sliding contact against the punch (13) and whose top face delimits the closure plane F.

3. Mold according to the set of claims 1 and 2 characterized in that each of the bars (26) is fixed on the bottom of the continuous housing (27) with the possibility of sliding towards the punch (13) under the action of means thrust (32 or 34).

4. Mold according to claim 3 characterized in that the thrust means are constituted by springs (32).

5. Mold according to claim 3 characterized in that the thrust means 30 are constituted by pushers (33) pneumatic or hydraulic.

6. Mold according to claim 3 characterized in that each of the bars (26) at a height H which is greater than the difference C between the gaps of the punch and the die when they are in the injection position and in the position end of the compression phase.