FR2964899A1

FR2964899A1 - Multi-print injection mold for molding plastic parts in product distributing system utilized to distribute pharmaceutical products in form of e.g. liquid, has modules whose one of two mobile parts is fixed to mobile structure

Info

Publication number: FR2964899A1
Application number: FR1057431A
Authority: FR
Inventors: Marc Bouilloud; Pierre Olivier Fillette
Original assignee: C E M A
Current assignee: Cema Technologies Inc
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-23
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: FR2964899B1

Abstract

The mold has a first fixed part and a first mobile part (2), where each part comprises a metallic fixed structure and a mobile structure (4). Independent molding modules are arranged in the fixed and mobile structures. Each module includes a second fixed part fixed to the fixed structure. A second mobile part (6) of the module is fixed to the mobile structure. Each module is thermically isolated from other modules and the fixed and mobile structures. The latter fixed part and the latter mobile part are arranged with a plate (11) made of insulating material.

Description

L'invention concerne un moule multiempreinte, de moulage par injection, comprenant une partie fixe et une partie mobile. Les moules de ce type sont bien connus et utilisés notamment pour le moulage, dans un même cycle d'injection, de plusieurs pièces plastiques ayant une fonction technique, par exemple dans le système de délivrance de produits pharmaceutiques sous forme liquide ou sous forme d'aérosol. Dans ces moules, des empreintes sont réalisées dans la partie fixe, au niveau du plan de joint. Une fois le moule fermé, l'injection de matière plastique est effectuée en une fois 10 pour toutes les empreintes. Une régulation de température est assurée pour contrôler le refroidissement des pièces. Ensuite, le moule est ouvert et les pièces éjectées. La partie fixe du moule, qui porte les empreintes, est d'autant plus grande que le nombre d'empreintes est élevé. Au cours d'un cycle d'injection, le moule est un système d'échanges thermodynamiques hétérogènes, qu'il faut réguler afin 15 d'améliorer la stabilité des conditions de moulage et, par voie de conséquence, la stabilité des caractéristiques des pièces moulées. Lorsque le nombre d'empreintes est élevé, il est difficile de garantir une parfaite homogénéité des conditions de moulage de chaque empreinte. Lors de l'injection, ou lors des phases de maintien, apparaissent des déséquilibres. Il en résulte une hétérogénéité de poids ou de 20 dimensions des pièces moulées. Cette hétérogénéité est d'autant moins acceptable que les pièces plastiques ont une fonction technique précise. Un but de la présente invention est de proposer un moule d'injection assurant l'homogénéité des pièces plastiques injectées. Un autre but de l'invention est d'améliorer le rendement thermique et économique du 25 processus d'injection et ainsi de diminuer la consommation d'énergie, ainsi que les temps de refroidissement du moule. Un dernier objectif est de proposer une méthode de maintenance et de validation par éléments séparés et d'alléger ainsi considérablement les temps d'immobilisation de l'outillage. 30 L'invention a pour objet un moule multiempreinte, de moulage par injection, constitué d'une partie fixe et d'une partie mobile comportant chacune une structure métallique, respectivement fixe et mobile, caractérisé en ce que : - lesdites structures métalliques constituent ensemble une carcasse d'accueil, - des modules indépendants de moulage par injection sont disposés dans la carcasse d'accueil, - chaque module comprenant une partie fixe fixée à ladite structure métallique fixe et une partie mobile fixée à ladite structure métallique mobile. De préférence, chaque module est isolé thermiquement des autres modules et de la carcasse d'accueil. Chaque partie fixe et mobile du module porte une plaque en matériau isolant, pour 10 assurer son isolation thermique par rapport à la carcasse d'accueil. Avantageusement, ledit matériau isolant a une conductivité thermique inférieure à 10 W/m.K. De plus, ledit matériau isolant joue un rôle de ressort mécanique et a un module de compression inférieur à 50 GPa. 15 Avantageusement, par rapport à la carcasse d'accueil, les modules sont ajustés entre eux de manière indépendante. De préférence, un système de bridage accessible de l'extérieur du module, assure la fixation du module sur la carcasse d'accueil. Avantageusement, la régulation thermique des modules est assurée en parallèle. 20 Avantageusement, un recentrage de la carcasse d'accueil indépendant du recentrage des modules compense les défauts d'alignement de la presse à injecter ou de la carcasse d'accueil. De préférence, dans la carcasse d'accueil les modules sont recentrés au moyen d'appuis mécaniques solidaires de chaque module. 25 Avantageusement, l'éjection des pièces moulées est réalisée grâce à des systèmes de plaque dévêtisseuse ou d'éjecteurs pilotés mécaniquement à partir de la carcasse d'accueil, au moyen de plaque de manoeuvre ou de vérins synchronisés. De préférence, la validation globale de l'outillage, par la mesure des cotes plastiques conformes suivant des méthodes statistiques, est faite par une validation, selon les mêmes méthodes statistiques, des modules pris séparément, et la validation des conditions de process (pression et température) de chaque module dans une carcasse d'accueil commune est identique aux conditions de process d'un module dans une carcasse unitaire. The invention relates to a multi-cavity mold for injection molding, comprising a fixed part and a movable part. Molds of this type are well known and used in particular for the molding, in the same injection cycle, of several plastic parts having a technical function, for example in the delivery system of pharmaceuticals in liquid form or in the form of aerosol. In these molds, impressions are made in the fixed part at the joint plane. Once the mold is closed, plastic injection is performed at once for all the impressions. Temperature control is provided to control the cooling of the rooms. Then the mold is opened and the pieces ejected. The fixed part of the mold, which bears the imprints, is even larger than the number of impressions is high. During an injection cycle, the mold is a heterogeneous thermodynamic exchange system, which must be regulated in order to improve the stability of the molding conditions and, consequently, the stability of the characteristics of the parts. molded. When the number of impressions is high, it is difficult to guarantee a perfect homogeneity of the molding conditions of each impression. During the injection, or during the maintenance phases, imbalances appear. This results in a heterogeneity of weight or dimensions of the molded parts. This heterogeneity is even less acceptable that plastic parts have a precise technical function. An object of the present invention is to provide an injection mold ensuring the homogeneity of injected plastic parts. Another object of the invention is to improve the thermal and economic efficiency of the injection process and thus to reduce the energy consumption, as well as the cooling times of the mold. A last objective is to propose a method of maintenance and validation by separate elements and thus significantly reduce the downtime of the tooling. The subject of the invention is a multi-cavity, injection molding mold consisting of a fixed part and a movable part each comprising a metal structure, respectively fixed and movable, characterized in that: said metal structures constitute together a receiving carcass, - independent injection molding modules are arranged in the receiving carcass, - each module comprising a fixed part fixed to said fixed metal structure and a movable part fixed to said movable metal structure. Preferably, each module is thermally insulated from the other modules and the receiving carcass. Each fixed and movable part of the module carries a plate of insulating material, to ensure its thermal insulation with respect to the receiving carcass. Advantageously, said insulating material has a thermal conductivity of less than 10 W / m.K. In addition, said insulating material acts as a mechanical spring and has a compression modulus of less than 50 GPa. Advantageously, with respect to the receiving casing, the modules are adjusted together independently. Preferably, a clamping system accessible from outside the module, ensures the attachment of the module on the receiving carcass. Advantageously, the thermal regulation of the modules is provided in parallel. Advantageously, a refocusing of the receiving carcass independent of the refocusing of the modules compensates for the misalignment of the injection press or of the receiving carcass. Preferably, in the housing carcass the modules are recentered by means of mechanical supports integral with each module. Advantageously, the ejection of the molded parts is achieved by means of stripping plate systems or ejectors mechanically controlled from the housing, by means of operating plate or synchronized cylinders. Preferably, the global validation of the tooling, by the measurement of conformal plastic dimensions according to statistical methods, is made by a validation, according to the same statistical methods, of the modules taken separately, and the validation of the process conditions (pressure and temperature) of each module in a common host carcass is identical to the process conditions of a module in a unitary carcass.

Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit, à titre illustratif et non limitatif, avec référence au dessin annexé dans lequel : - la fig. 1 est une vue en perspective, par le plan de joint, de la partie fixe d'un moule d'injection selon l'invention, - la fig. 2 est une vue en perspective, par le plan de joint, de la partie mobile d'un moule d'injection selon l'invention, - la fig. 3 est une vue en perspective de la partie fixe, visible sur la fig. 1, d'un module du moule d'injection selon l'invention, - la fig. 4 est une vue en perspective de la partie mobile, visible sur la fig. 2, d'un module du moule d'injection selon l'invention, - la fig. 5 est une vue en perspective d'un module, en position de moulage, du moule d'injection selon l'invention. Le moule multiempreinte, de moulage par injection, est constitué d'une carcasse d'accueil dans laquelle sont disposés des modules, qui sont individuellement des moules multiempreintes. Ces modules sont indépendants les uns des autres. An exemplary embodiment of the invention will now be described, by way of nonlimiting illustration, with reference to the appended drawing in which: FIG. 1 is a perspective view, through the joint plane, of the fixed part of an injection mold according to the invention; FIG. 2 is a perspective view, through the plane of the joint, of the movable part of an injection mold according to the invention; FIG. 3 is a perspective view of the fixed part, visible in FIG. 1, a module of the injection mold according to the invention, - fig. 4 is a perspective view of the movable portion, visible in FIG. 2, a module of the injection mold according to the invention, - fig. 5 is a perspective view of a module, in the molding position, of the injection mold according to the invention. The multi-cavity injection molding mold is constituted by a receiving carcass in which modules are arranged, which are individually multi-stamped molds. These modules are independent of each other.

Ils sont identiques et présentent les mêmes caractéristiques d'injection des pièces plastiques. Ils sont isolés thermiquement les uns des autres et de la carcasse d'accueil. Ils sont ajustés mécaniquement par rapport à la carcasse d'accueil, indépendamment les uns des autres. They are identical and have the same characteristics of injection of plastic parts. They are thermally insulated from each other and from the receiving carcass. They are mechanically adjusted relative to the carcase, independently of each other.

Ils sont démontables et remplaçables individuellement, ce qui facilite la maintenance et diminue le temps d'immobilisation du moule. Ils sont validés individuellement et la vérification de l'égalité de leurs conditions d'utilisation permet d'établir la validation globale du moule suivant les standards pharmaceutiques. They are removable and replaceable individually, which facilitates maintenance and reduces mold downtime. They are validated individually and the verification of the equality of their conditions of use makes it possible to establish the global validation of the mold according to pharmaceutical standards.

Le moule multiempreinte, de moulage par injection, est constitué essentiellement d'une partie fixe 1 (fig. 1) et d'une partie mobile 2 (fig.2). Chacune des deux parties, fixe 1 et mobile 2, comporte une structure métallique, 3, 4 respectivement. Ces deux structures métalliques, 3, 4 constituent ensemble une carcasse d'accueil 3-4, sur laquelle sont disposées les parties, fixe 5 et mobile 6, respectivement, de modules 7 de moulage. Dans l'exemple de réalisation représenté aux fig. 1 et 2, huit modules 7 de moulage sont installés. Comme dans un moule d'injection classique, la structure métallique contient un système de distribution de la matière plastique à injecter dans les empreintes, de régulation de la température, et de manoeuvre pour l'éjection des pièces moulées. Chaque module 7 de moulage (fig. 5) réalise individuellement les fonctions essentielles du moulage de la pièce plastique : injection et maintien de la matière plastique dans l'empreinte, déplacement éventuel de certains éléments moulants, régulation de température et éjection de la pièce moulée. Dans l'exemple de réalisation représenté aux fig. 3 et 4, chaque module est prévu pour le moulage de seize pièces et la partie fixe 5 comporte seize empreintes 8. A l'opposé du plan de joint correspondant aux empreintes 8, la partie fixe 5 du module comporte une plaque isolante 10, et la partie mobile 6 du module comporte une plaque isolante 11. Ces plaques 10, 11 ont une double fonction. Tout d'abord elles assurent une isolation thermique des modules 7 par rapport à la carcasse d'accueil 3, 4. Leur conductivité thermique est inférieure à 10 W/m.K au sens de la norme ASTMC-177. The multi-cavity injection molding mold consists essentially of a fixed part 1 (FIG 1) and a movable part 2 (FIG 2). Each of the two parts, fixed 1 and mobile 2, comprises a metal structure, 3, 4 respectively. These two metal structures, 3, 4 together constitute a receiving carcass 3-4, on which are arranged the parts, fixed 5 and movable 6, respectively, of modules 7 molding. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, eight molding modules 7 are installed. As in a conventional injection mold, the metal structure contains a system for dispensing the plastic material to be injected into the cavities, regulating the temperature, and maneuvering for the ejection of the molded parts. Each molding module 7 (FIG 5) individually performs the essential functions of the molding of the plastic part: injection and maintenance of the plastic material in the cavity, possible displacement of certain molding elements, temperature regulation and ejection of the molded part . In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, each module is provided for the molding of sixteen parts and the fixed part 5 has sixteen indentations 8. Opposite the joint plane corresponding to the indentations 8, the fixed part 5 of the module comprises an insulating plate 10, and the mobile part 6 of the module comprises an insulating plate 11. These plates 10, 11 have a dual function. Firstly, they provide thermal insulation of the modules 7 with respect to the receiving carcass 3, 4. Their thermal conductivity is less than 10 W / m.K within the meaning of the ASTMC-177 standard.

Ensuite, elles jouent un rôle de ressort mécanique : leur compression permet de garantir une contre-pression suffisante pour faire face à la pression d'injection dans le module. Leur module de compression est inférieur à 50 GPa au sens de la norme ASTM D-695. Les plaques 10, 11 sont réalisées en matériau composite ou en compound. A titre 30 d'exemple, les plaques 10, 11 sont en matériau connu sous la marque GLASTHERM de Glastic Corporation. Chacune des parties, respectivement fixe 5 et mobile 6, d'un module 7 est fixée à la structure métallique correspondante, respectivement fixe 3 et mobile 4, du moule. Cette fixation est assurée au moyen de vis épaulées et de rondelles isolantes éventuelles pour garantir le respect des cotes de hauteur du plan de joint tout en limitant les échanges thermiques. Les matériaux utilisés pour cette fixation sont faiblement conducteurs pour minimiser la dispersion thermique. Par rapport à la carcasse d'accueil 3-4 du moule, les modules 7 sont ajustés entre eux de manière indépendante. Un système de bridage assure la fixation des différents modules sur la structure du moule. Le système de bridage est accessible de l'extérieur du module, ce qui permet un bridage moule fermé après vérification des portées des modules. Pour amortir les défauts de portée entre modules, on utilise les propriétés de compression de la plaque isolante 10, 11, qui permettent une auto-correction des 15 portées des modules. Pour protéger les modules d'un trop fort écrasement pendant le moulage par injection, une sécurisation des portées des modules est assurée au moyen de pavés métalliques. Les modules 7 sont isolés thermiquement entre eux. 20 Entre les modules, un espace d'air réduit les échanges thermiques par conduction ou par convection. Une interface isolante est éventuellement disposée pour réduire les échanges thermiques par rayonnement. Dans le moule multiempreinte à plusieurs modules indépendants les uns des autres, l'injection est assurée par un canal terminé par un seuil, ou par plusieurs canaux, 25 permettant l'arrivée de la matière plastique à partir d'une buse de la partie fixe 1 du moule. Il est aussi prévu un accès direct de buse à chaque empreinte. Le déplacement des éléments moulants à l'intérieur du module est piloté par un mécanisme de manoeuvre d'ensemble, ou par un circuit de commande à l'intérieur de la carcasse d'accueil. 30 La régulation thermique du module est assurée par un système d'alimentation 5 extérieur provenant de la carcasse d'accueil, ce qui permet le démontage indépendant du module. La régulation est faite par des nourrices lorsque le débit de régulation doit être privilégié, ou par des réseaux en arbre lorsque l'équilibrage de pression doit être privilégié. L'uniformité de la régulation thermique entre les différents modules est assurée par des arrivées parallèles. L'éjection des pieces moulées est réalisée grâce à des systèmes de plaque dévêtisseuse ou d'éjecteurs pilotés mécaniquement à partir de la carcasse d'accueil, au moyen de plaque de manoeuvre ou de vérins synchronisés, hydrauliques ou pneumatiques. Then, they play a role of mechanical spring: their compression ensures a sufficient back pressure to deal with the injection pressure in the module. Their compression modulus is less than 50 GPa within the meaning of ASTM D-695. The plates 10, 11 are made of composite material or compound. By way of example, the plates 10, 11 are made of a material known by the trademark GLASTHERM from Glastic Corporation. Each of the fixed and movable portions 6 and 6, respectively, of a module 7 is fixed to the corresponding metal structure, respectively fixed 3 and movable 4, of the mold. This fixing is ensured by means of shouldered screws and insulating washers to ensure compliance with the height dimensions of the joint plane while limiting heat exchange. The materials used for this fixation are weakly conductive to minimize thermal dispersion. Compared to the receiving carcass 3-4 of the mold, the modules 7 are adjusted together independently. A clamping system ensures the attachment of the various modules on the structure of the mold. The clamping system is accessible from the outside of the module, which allows a closed mold clamping after verification of the ranges of the modules. In order to damp the range defects between modules, the compression properties of the insulating plate 10, 11 are used, which allow self-correction of the range of the modules. To protect the modules from too much crushing during the injection molding, the module reaches are secured by means of metal blocks. The modules 7 are thermally insulated from each other. Between the modules, an air space reduces heat exchange by conduction or convection. An insulating interface is optionally arranged to reduce heat exchange by radiation. In the multi-cavity mold with several modules independent of each other, the injection is provided by a channel terminated by a threshold, or by several channels, allowing the arrival of the plastic material from a nozzle of the fixed part. 1 of the mold. There is also a direct nozzle access to each footprint. The displacement of the molding elements inside the module is controlled by an assembly operating mechanism, or by a control circuit inside the receiving casing. The thermal regulation of the module is ensured by an external power supply system coming from the receiving casing, which allows independent disassembly of the module. The regulation is done by nannies when the regulating flow must be preferred, or by tree networks when pressure balancing is to be preferred. The uniformity of the thermal regulation between the different modules is ensured by parallel arrivals. The ejection of the molded parts is achieved through stripping plate systems or ejectors mechanically controlled from the housing, by means of operating plate or synchronized cylinders, hydraulic or pneumatic.

Le recentrage de la carcasse d'accueil indépendant du recentrage des modules est effectué pour compenser les défauts d'alignement de la presse à injecter ou de la carcasse d'accueil. Dans la carcasse d'accueil, les modules peuvent être recentrés au moyen d'appuis mécaniques solidaires de chaque module. Le réglage indépendant de chaque module lui garantit la qualité du contact au plan de joint, et du fonctionnement. La validation globale de l'outillage, par la mesure des cotes plastiques conformes suivant des méthodes statistiques, est faite par une validation, selon les mêmes méthodes statistiques, des modules pris séparément. La validation des conditions de process (pression et température) de chaque module 20 dans une carcasse d'accueil commune est identique aux conditions de process d'un module dans une carcasse unitaire. A titre d'exemple, en utilisant une presse de 80 T, on réalise 64 empreintes avec un moule classique, et 128 empreintes avec un moule modulaire selon l'invention. The refocusing of the reception carcass independent of the refocusing of the modules is performed to compensate for the misalignment of the injection molding machine or the receiving carcass. In the housing carcass, the modules can be refocused by means of mechanical supports integral to each module. The independent adjustment of each module guarantees the quality of contact at the joint plane, and operation. The global validation of the tools, by the measurement of the conformal plastic dimensions following statistical methods, is made by a validation, according to the same statistical methods, of the modules taken separately. The validation of the process conditions (pressure and temperature) of each module 20 in a common receiving carcass is identical to the process conditions of a module in a unitary carcass. By way of example, using an 80 T press, 64 impressions are made with a conventional mold, and 128 impressions with a modular mold according to the invention.

Claims

CLAIMS1- multi-cavity mold, injection molding, consisting of a fixed part (1) and 5 of a movable part (2) each comprising a metallic structure, respectively fixed (3) and movable (4), characterized in that : - said metal structures together constitute a receiving carcass (3-4), - independent injection molding modules (7) are arranged in the receiving carcass (3-4), 10 - each module (7) comprising a fixed part (5) fixed to said fixed metal structure (3) and a movable part (6) fixed to said movable metal structure (4).

2- mold according to claim 1 characterized in that each module (7) is thermally insulated from the other modules (7) and the receiving carcass (3-4).

3- mold according to claim 2 characterized in that each fixed part (5) and movable (6) of the module (7) carries a plate (10, 11) of insulating material, to ensure its thermal insulation relative to the carcass of welcome (3-4). 20

4. Mold according to claim 3 characterized in that said insulating material has a thermal conductivity less than 10 W / m.K.

5. Mold according to claim 3 characterized in that said insulating material acts as a mechanical spring and has a compression modulus of less than 50 GPa.

6. Mold according to claim 1 characterized in that relative to the receiving carcass (3-4), the modules (7) are adjusted together independently. 7 15 25

7- mold according to claim 6 characterized in that a clamping system accessible from outside the module, ensures the attachment of the module (7) on the receiving carcass (3-4).

8- mold according to claim 1 characterized in that the thermal regulation of the modules is provided in parallel.

9- mold according to claim 1 characterized by a refocusing of the receiving carcass independent of the refocusing of the modules to compensate for misalignment of the injection press or the receiving carcass.

10- mold according to claim 1 characterized in that in the receiving carcass (3-4) the modules are recentered by means of mechanical supports integral with each module.

11- The mold of claim 1 characterized in that the ejection of the molded parts is achieved through stripping plate systems or ejectors driven mechanically from the receiving carcass (3-4), by means of plate operating or synchronized cylinders. 20

12- mold according to claim 1 characterized in that the global validation of the tool, by measuring conforming plastic dimensions according to statistical methods, is made by a validation, according to the same statistical methods, modules taken separately.

13- The mold of claim 12 characterized in that the validation of the process conditions (pressure and temperature) of each module in a common receiving carcass is identical to the process conditions of a module in a unitary carcass. 25 30