WO2002014049A1 - Dispositif d'injection de matiere thermoplastique et procede de mise en oeuvre - Google Patents

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WO2002014049A1
WO2002014049A1 PCT/EP2001/009389 EP0109389W WO0214049A1 WO 2002014049 A1 WO2002014049 A1 WO 2002014049A1 EP 0109389 W EP0109389 W EP 0109389W WO 0214049 A1 WO0214049 A1 WO 0214049A1
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thermoplastic material
cavity
mold
cylinder
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PCT/EP2001/009389
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André ARNAL
Eric Firtion
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Inergy Automotive Systems Management (Société Anonyme)
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    • B29L2031/7172—Fuel tanks, jerry cans

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of parts made of thermoplastic material by injection molding.
  • the invention relates more particularly to the manufacture of motor vehicle fuel tanks.
  • thermoplastic material in the mold cavity during its cooling, which is particularly sensitive • with polyolefins.
  • polyethylene in particular polyethylene, it is known to compact the thermoplastic material in the mold cavity after filling this last.
  • the material is injected into the mold cavity by means of an injection screw rotating in a sleeve and the pressure necessary for compaction is obtained by means of this screw.
  • the injection screw generally communicates with the mold cavity by one or more supply channels, so that the pressure generated by the screw is not immediately reflected on the material filling the cavity, and the conduct of the phase of compaction is all the more problematic as the material is viscous.
  • the time required to balance the pressures affects the duration of the manufacturing cycle.
  • the invention particularly relates to a new device for producing at least one part by injection molding of thermoplastic material, in particular a half-shell of a fuel tank, of the type comprising at least one mold cavity formed between mold parts, the shape of this cavity being adapted to that of the part to be produced, this device remedying all or part of the drawbacks encountered in the prior art thanks to the fact that it comprises, associated with the mold cavity, at least one actuator movable by relative to said mold parts, capable of compacting the thermoplastic material contained in the mold cavity and / or modifying the circulation of the material therein, and a control device for controlling the movement of this cylinder in a predetermined manner.
  • the jack can be movable in an annex chamber communicating with the mold cavity, between a retracted position in which it is set back from the mold cavity and an advanced position. Thanks to the invention, it is possible to reduce the duration of the manufacturing cycle because the compaction can be assisted or carried out by the jack (s) in one or more locations of the mold cavity, which makes it possible to accelerate the balancing. pressures in the mold cavity.
  • the invention thus makes it possible to improve the mechanical characteristics of the part produced, in particular to reduce the rate of internal stresses and to improve dimensional stability.
  • the invention further widens the choice of possible forms for the. part to be produced, thanks to the fact that certain regions of the part which could not have been satisfactorily compacted in the absence of the jack or jacks, in particular by their geometry and / or their location relative to the injection points, can now be thanks to the presence in their vicinity of one or more cylinders.
  • the duration of the manufacturing cycle can be shortened thanks to; In the invention, the risk that the material freezes prematurely in the feed channels or in certain regions of the mold cavity is reduced.
  • the invention may allow, ultimately, to load the sheath in which the injection screw rotates with a new dose of thermoplastic material, intended for molding a next part, while the compaction of the thermoplastic material in the mold cavity by means of the jack (s).
  • the invention can also make it possible to reduce the cross section of the supply channels since these can, in certain cases, as indicated above, no longer be used during compaction to transmit the pressure generated by the injection screw.
  • At least one jack it is possible to position at least one jack so that it projects into the mold cavity and constitutes, at least at a predetermined instant of filling, an obstacle to the flow of the material in the mold cavity.
  • the device may comprise at least two mold cavities of different shapes for the substantially simultaneous molding of two different parts, in particular of two half-shells of a fuel tank, supplied from the same source of thermoplastic material, at least one cylinder controlled by the control device being associated with each mold cavity.
  • thermoplastic material is made easier thanks to the fact that compaction can be carried out, in a particular implementation of the invention, independently or with less dependence on the injection screw.
  • the invention can then make it possible to avoid the use of two injection screws to supply each of the cavities.
  • the section of the supply channels can be chosen so as to obtain different material flow rates in the supply channels and a substantially simultaneous end of filling in the two mold cavities, without fear that the different sections of the supply channels do not pose a problem during compaction, which is assisted by the jacks, or in the limit is carried out by means of the jacks alone.
  • the device may comprise at least one shutter making it possible to isolate the or each mold cavity from the source of thermoplastic material, this shutter preferably being controlled by the abovementioned control device.
  • At least one jack is located in its advanced position set back from the mold cavity.
  • At least one jack comes into its advanced position flush with the mold cavity.
  • at least one cylinder protrudes in its advanced position in the mold cavity.
  • the device may comprise two mold parts which come into abutment against each other from the start of the injection cycle, to form the mold cavity.
  • At least one cylinder is moved by a hydraulic mechanism.
  • the control device can be arranged to bring at least one actuator into a retracted position at the start of filling the mold cavity.
  • the control device can also be arranged to bring at least one cylinder into an advanced position at the start of filling of the mold cavity. ', ' i
  • the control device can also be arranged to allow at least one cylinder to retreat under the effect of the pressure of the thermoplastic material in the mold cavity, during its filling.
  • the recoil can be carried out with a certain back pressure, so as to allow the material to continue to fill the mold cavity during the recoil of the jack.
  • At least one cylinder can be arranged so as to compact the thermoplastic material in the mold cavity at a pressure between 200 and 500 bars.
  • thermoplastic material of grade (HLMI) of for example between 1 and 50, preferably 5 and 30, measured according to standard ISO 1133 (unit: g / 10 min).
  • control device receives information from pressure and / or temperature sensors associated with the mold cavity and it is arranged to control the movement of at least one jack as a function of information supplied by the sensors.
  • the invention also relates to a method for producing a part made of thermoplastic material by injection molding, this method being characterized in that it comprises the following stages: injecting by one or more injection points into a mold cavity defined by mold parts of the thermoplastic material coming from a source of thermoplastic material, and - moving at least one jack relative to the mold parts so as to compact the material in the mold cavity, assisting its compaction and / or modify its flow.
  • the cylinder being advanced, can perform a local injection of a volume of material, between 1 and 10 cm for example, or even between 3 and 8 cm 3 , for example around 5 cm.
  • the jack is advanced at the end of the filling of the mold cavity and / or past a certain degree of filling of the mold cavity, so as to compact the material therein and / or assist the end of its filling.
  • the cylinder is allowed to retract gradually under the effect of the pressure of the material in the mold cavity, before advancing it.
  • the cylinder is advanced so that it projects into the mold cavity, and modifies the flow of the material therein during its filling.
  • the injection point (s) After filling the cavity and before compacting the material therein, the injection point (s) can be closed.
  • This obturation can be carried out by means of one or more mechanical shutters or alternatively by allowing the material to cool to their level.
  • the latter is isolated from the source of thermoplastic material and the material is then compacted in the mold cavity using one or more jacks while carrying out the loading of a sheath used to supply the mold cavity.
  • two mold cavities corresponding to different parts are filled with the same dose of thermoplastic material and the material is compacted.
  • thermoplastic in each of these mold cavities where we assist its compaction by means of at least one jack.
  • Another subject of the invention is a part made of thermoplastic material, in particular a motor vehicle fuel tank, obtained by implementing the method as defined above.
  • the invention also relates to a part made of thermoplastic material, characterized in that it comprises the trace of one or more injection points and the trace of a communication of the mold cavity with one or more annex chambers of variable volume.
  • - Figure 1 is a schematic and partial view, in section, of an injection device according to an exemplary implementation of the invention, during filling of the mold cavity
  • - Figure 2 is a view similar to la.figure 1, at the end of filling the mold cavity
  • FIG. 3 is a view similar to FIGS. 1 and 2 showing the device after displacement of the jacks
  • FIG. 4 is a view similar to FIGS. 1 to 3 illustrating the use of the jacks to modify the flow of the material in the mold cavity
  • FIG. 5 schematically represents a device with double mold cavity
  • FIG. 6 shows schematically, in perspective, a tank obtained by the implementation of the method according to the invention
  • FIGs 7 and 8 are schematic and partial views, similar to Figures 1 and 2, illustrating a another example of implementation of the invention.
  • an injection device 1 according to the invention for producing by injection molding of thermoplastic material a part such as for example a half-shell of a motor vehicle fuel tank, intended to be welded to another half-shell.
  • the device 1 comprises a mold cavity 2 formed between mold parts 2a and 2b shown diagrammatically, bearing against one another.
  • the shape of the mold cavity 2 corresponds to that of the part to be produced.
  • the mold cavity 2 communicates by one or more injection points 3 with a source of thermoplastic material, not shown in the drawing, conventionally comprising a sheath in which an injection screw rotates.
  • a source of thermoplastic material not shown in the drawing, conventionally comprising a sheath in which an injection screw rotates.
  • a single injection point 3 supplied by a nozzle 4 comprising an outlet channel 7 defined by a wall 5 of frustoconical shape.
  • the nozzle 4 may or may not include a shutter.
  • a central shutter 6 is shown by way of example in FIG. 4, capable of coming to bear against the wall 5 to close the outlet channel 7.
  • the cavity 2 communicates with annex chambers 10 in which can move along axes X of cylinders 11.
  • the annex chambers 10 are formed, in the embodiment described, by attached structures 12 arranged to guide the movement of the jacks 11.
  • Each annex chamber 10 has, in the example described, a side wall 10a of generally frustoconical shape around of the axis X and a bottom wall 10b surrounding the jack 11.
  • Each annex chamber 10 is dimensioned in the example described as a function of the volume shrinkage to be compensated.
  • the advancement of the jacks 11 causes the expulsion of a certain amount of material contained in the annex chambers 10 towards the cavity 2.
  • the device 1 is being filled, the thermoplastic material 17 circulating through the channel 7 of each nozzle 4 and progressively filling the cavity 2.
  • the jacks 11 are initially in the retracted position, their front face 1 1 lying behind, for example a few mm, from cavity 2.
  • the cylinders 11 remain in the example described in the retracted position until the filling of the cavity 2, as seen in Figure 2, and advance only when the cavity 2 is filled, as illustrated in the figure 3.
  • the jacks 11 can advance only a relatively small distance, for example of the order of mm.
  • the pressure applied by the cylinders 11 on the thermoplastic material 17 contained in the cavity 2 is of the order of 300 bars.
  • the cylinders can only assist compaction of the material in the mold cavity, the injection screw can be used for compaction.
  • the jacks 11 can also be actuated, after the closure of the channel or channels 7, to cause the compacting of the thermoplastic material 17 in the cavity 2. It is then possible optionally to reload the sheath while the compacting phase lasts by means of the cylinders.
  • temperature and pressure sensors 15 are provided for measuring the temperature and the pressure in the mold cavity 2 at various locations and are connected to a control device 18 arranged to control the operation of the jacks 11 and possibly the displacement of the shutter 6 associated with each injection nozzle 4.
  • the control device 18 is arranged so as to move the jacks 11 at predetermined moments of the manufacturing cycle.
  • FIG. 6 shows a fuel tank 20 of which at least part has been obtained by means of the device! of FIGS. 1 and 2.
  • the thermoplastic material was injected by three secondary supply channels 21, shown in dotted lines, supplied from a primary supply channel 22.
  • the injection nozzles have not been shown in this figure, for the sake of clarity.
  • the cylinders 11 are partially shown in dotted lines for locally compacting the thermoplastic material.
  • the positioning of the annex chambers and of the corresponding jacks is chosen so as to best respond to the problems posed by the circulation of the material in the mold cavity during filling.
  • the jacks 11 can also be used to modify the flow of the material in the mold cavity 2 during the filling of the latter.
  • the jacks 11 are advanced so as to project into the cavity 2 so that their front end constitutes an obstacle for the flow of the material and creates a local pressure drop slowing down the filling of the mold cavity.
  • the jacks 11 can be used for the sole purpose of modifying the flow of the material in the cavity 2, but preferably they will be used at least to assist the compaction of the material in the cavity 2.
  • the invention also makes it possible to carry out an injection assembly 30 shown very diagrammatically in FIG. 5, comprising two injection devices such as that previously described, referenced 1 and 1 '.
  • the device 1 ' is similar to the device 1 previously described, and comprises one or more shutters 6' for closing the injection nozzles and a or several jacks 11 'for compacting the thermoplastic material.
  • the devices 1 and 1 ′ have mold cavities 2 and 2 ′ of different shapes, intended for example for the production of two half-shells from the same fuel tank.
  • the device 1 communicates with the source 31 via a supply channel 33 and the device 1 'communicates with the source 31 via a supply channel 34.
  • the channels 33 and 34 are preferably dimensioned so that the end of the filling of the cavities 2 and 2 'takes place substantially simultaneously for - the devices 1 and the.
  • thermoplastic material within the mold cavities 2 and 2 ' can be carried out independently of the source 31 after closing the shutters 6 and 6', thanks to the jacks 11 and 11 '.
  • the duration of a manufacturing cycle is thereby reduced.
  • the cylinders 11 and 11 ' allow each cavity 2 and 2' to be kept under pressure without having to use two injection screw and sheath assemblies. It is not going beyond the ambit of the present invention when the injection screw is used to compact the material in the cavities 2 and 2 * and the cylinders 11 and 11 ′ are only used to assist compaction.
  • the jacks in a retracted position during filling of the mold cavity, on the contrary, as illustrated in FIG. 7, they can be positioned in an advanced position, for example a position in which the face 11a comes substantially flush with the mold cavity.
  • the cylinders can be kept in this position until the end of the filling the cavity 2.
  • the jacks 11 can be moved back and the annex chambers 10 are left to fill, as illustrated in FIG. 8.
  • the jacks 11 can then be advanced to compact the material. It is also possible to let the jacks 11 gradually retreat under the effect of the filling pressure and once the cavity 2 is filled, advance the jacks.
  • An advantage of making the cylinders move back with the pressure of the material in the mold cavity is to reduce the appearance defects, since the filling front is less disturbed when it reaches the cylinders when the latter have not yet declined.

Abstract

Dispositif pour réaliser au moins une pièce par moulage par injection de matière thermoplastique (17), notamment une demi-coquille de réservoir à carburant, comprenant au moins une cavité de moule (2) formée entre des parties (2a, 2b) de moule, la forme de cette cavité étant adaptée à celle de la pièce à réaliser, caractérisé par le fait qu'il comporte, associé à cette cavité de moule, au moins un vérin (11) mobile par rapport auxdites parties de moule, apte à compacter la matière thermoplastique contenue dans la cavité de moule et/ou à modifier la circulation de la matière dans celle-ci, et un dispositif de contrôle (18) pour commander le déplacement de ce vérin (11) d'une manière prédéterminée.

Description

Dispositif d'injection de matière thermoplastique et procédé de mise en oeuyre
La présente invention concerne la fabrication de pièces en matière thermoplastique par moulage par injection.
L'invention concerne plus particulièrement la fabrication de réservoirs à carburant de véhicule automobile.
Pour compenser le phénomène de retrait de la matière thermoplastique dans la cavité de moule lors de son refroidissement, particulièrement sensible • avec les polyoléfines.et notamment le polyéthylène, il est connu de compacter la matière thermoplastique dans la cavité de moule après le remplissage de cette dernière.
Dans les machines d'injection connues, la matière est injectée dans la cavité de moule au moyen d'une vis d'injection tournant dans un fourreau et la pression nécessaire au compactage est obtenue au moyen de cette vis.
La vis d'injection communique généralement avec la cavité de moule par un ou plusieurs canaux d'alimentation, de sorte que la pression générée par la vis n'est pas immédiatement répercutée sur la matière remplissant la cavité, et la conduite de la phase de compactage étant d'autant plus problématique que la matière est visqueuse.
La durée nécessaire à l'équilibrage des pressions se répercute sur la durée du cycle de fabrication.
Il existe un besoin pour faciliter et améliorer la fabrication par moulage par injection de pièces en matière thermoplastique, et notamment réduire la durée du cycle de fabrication.
L'invention a notamment pour objet un nouveau dispositif pour réaliser au moins une pièce par moulage par injection de matière thermoplastique, notamment une demi-coquille de réservoir à carburant, du type comprenant au moins une cavité de moule formée entre des parties de moule, la forme de cette cavité étant adaptée à celle de la pièce à réaliser, ce dispositif remédiant à tout ou partie des inconvénients rencontrés dans la technique antérieure grâce au fait qu'il comporte, associé à la cavité de moule, au moins un vérin mobile par rapport auxdites parties de moule, apte à compacter la matière thermoplastique contenue dans la cavité de moule et/ou à modifier la circulation de la matière dans celle-ci, et un dispositif de contrôle pour commander le déplacement de ce vérin d'une manière prédéterminée.
Le vérin peut être mobile dans une chambre annexe communiquant avec la cavité de moule, entre une position escamotée dans laquelle il se situe en retrait de la cavité de moule et une position avancée. Grâce à l'invention, il est possible de réduire la durée du cycle de fabrication car le compactage peut être assisté ou effectué par le ou les vérins en un ou plusieurs emplacements de la cavité de moule, ce qui permet d'accélérer l'équilibrage des pressions dans la cavité de moule.
Par ailleurs, en choisissant de manière adéquate l'emplacement où se situent le ou les vérins par rapport à la cavité de moule, il est possible d'améliorer la qualité de la pièce produite.
Il est notamment possible d'obtenir un compactage plus homogène de la matière en disposant le ou les vérins au voisinage des régions de la cavité de moule remplies en dernier. L'invention permet ainsi d'améliorer les caractéristiques mécaniques de la pièce produite, notamment de diminuer le taux de contraintes internes et d'améliorer la stabilité dimensionnelle.
L'invention permet encore d'élargir le choix des formes possibles pour la . pièce à réaliser, grâce au fait que certaines régions de la pièce qui n'auraient pu être compactées de manière satisfaisante en l'absence du ou des vérins, notamment de par leur géométrie et/ou leur emplacement par rapport aux points d'injection, peuvent l'être désormais grâce à la présence dans leur voisinage d'un ou plusieurs vérins.
La durée du cycle de fabrication pouvant être raccourcie grâce à ; l'invention, le risque que la matière se fige prématurément dans les canaux d'alimentation ou dans certaines régions de la cavité de moule est réduit.
De plus, l'invention peut permettre, à la limite, de charger le fourreau dans lequel tourne la vis d'injection avec une nouvelle dose de matière thermoplastique, destinée au moulage d'une pièce suivante, pendant que s'effectue le compactage de la matière thermoplastique dans la cavité de moule au moyen du ou des vérins.
L'invention peut également permettre de réduire la section des canaux d'alimentation puisque ceux-ci peuvent, dans certains cas, comme indiqué ci- dessus, ne plus être utilisés lors du compactage pour transmettre la pression générée par la vis d'injection.
Néanmoins, on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque la vis d'injection J -
participe au compactage de la matière dans la cavité de moule et que le ou les vérins ne font qu'assister le compactage.
On peut également, dans un exemple particulier de mise en œuvre de l'invention, utiliser au moins un vérin pour modifier l'écoulement de la matière dans la cavité de moule durant son remplissage.
Ainsi, on peut positionner au moins un vérin de manière à ce qu'il fasse saillie dans la cavité de moule et constitue au moins à un instant prédéterminé du remplissage un Obstacle à l'écoulement de la matière dans la cavité de moule.
On peut alors ralentir la progression de la matière dans une partie de la cavité de moule afin d'avoir un remplissage plus homogène.
Le dispositif peut comporter au moins deux cavités de moule de formes différentes pour le moulage sensiblement simultané de deux pièces différentes, notamment de deux demi-coquilles d'un réservoir à carburant, alimentées à partir de la même source de matière thermoplastique, au moins un vérin commandé par le dispositif de contrôle étant associé à chaque cavité de moule.
L'utilisation d'une source commune de matière thermoplastique est rendue plus facile grâce au fait que le compactage peut s'effectuer, dans une mise en œuvre particulière de l'invention, indépendamment ou avec une moindre dépendance de la vis d'injection. L'invention peut permettre alors d'éviter l'utilisation de deux vis d'injection pour alimenter chacune des cavités.
La section des canaux d'alimentation peut être choisie de manière à obtenir des débits de matière différents dans les canaux d'alimentation et une fin de remplissage sensiblement simultanée dans les deux cavités de moule, sans craindre que les sections différentes des canaux d'alimentation ne posent un problème lors du compactage, lequel est assisté par les vérins, ou à la limite s'effectue au moyen des seuls vérins.
Le dispositif peut comporter au moins un obturateur permettant d'isoler la ou chaque cavité de moule de la source de matière thermoplastique, cet obturateur étant de préférence commandé par le dispositif de contrôle précité.
Dans une mise en œuvre particulière de l'invention, au moins un vérin se situe dans sa position avancée en retrait de la cavité de moule.
En variante, au moins un vérin vient dans sa position avancée à affleurement de la cavité de moule. Dans une autre variante encore, au moins un vérin fait saillie dans sa position avancée dans la cavité de moule. Le dispositif peut comporter deux parties de moule venant en appui l'une contre l'autre dès le début du cycle d'injection, pour former la cavité de moule.
Ainsi, ces deux parties de moule peuvent ne pas participer au compactage de la matière à l'intérieur de la cavité de moule. D'une manière générale, au moins un vérin est mû par un mécanisme hydraulique.
Le dispositif de contrôle peut être agencé pour amener au moins un vérin dans une position reculée au début du remplissage de la cavité de moule.
Le dispositif de contrôle peut également être agencé pour amener au moins un vérin dans une position avancée au début du remplissage de la cavité de moule. ' ,' i
Le dispositif de contrôle peut encore être agencé pour laisser au moins un vérin reculer sous l'effet de la pression de la matière thermoplastique dans la cavité de moule, lors de son remplissage. Le recul peut s'effectuer avec une certaine contre-pression, de façon à permettre à la matière de continuer à remplir la cavité de moule pendant le recul du vérin.
Au moins un vérin peut être agencé de manière à compacter la matière thermoplastique dans la cavité de moule à une pression comprise entre 200 et 500 bars.
L'invention permet d'utiliser une matière thermoplastique de grade (HLMI) compris par exemple entre 1 et 50, préférentiellement 5 et 30, mesuré selon la norme ISO 1133 (unité : g/10 mn).
Avantageusement, le dispositif de contrôle reçoit des informations de capteurs de pression et/ou de température associés à la cavité de moule et il est agencé pour commander le déplacement d'au moins un vérin en fonction d'informations fournies par les capteurs.
L'invention a encore pour objet un procédé pour réaliser une pièce en matière thermoplastique par moulage par injection, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes : injecter par un ou plusieurs points d'injection dans une cavité de moule définie par des parties de moule de la matière thermoplastique provenant d'une source de matière thermoplastique, et - déplacer au moins un vérin par rapport aux parties de moule de manière à compacter la matière dans la cavité de moule, assister son compactage et/ou modifier son écoulement. Le vérin, en étant avancé, peut réaliser une injection locale d'un volume de matière, compris entre 1 et 10 cm par exemple, voire compris entre 3 et 8 cm3, par exemple voisin de 5 cm .
Dans une mise en œuvre particulière du procédé, on avance le vérin au terme du remplissage de la cavité de moule et/ou passé un certain degré de remplissage de la cavité de moule, de manière à compacter la matière dans celle- ci et/ou assister la fin de son remplissage.
Toujours dans une mise en œuvre particulière du procédé, on laisse reculer le vérin graduellement sous l'effet de la pression de la matière dans la cavité de moule, avant de l'avancer.
Toujours dans une mise en œuvre particulière du procédé, on avance le vérin de manière à ce qu'il fasse saillie dans la cavité de moule, et modifie l'écoulement de la matière dans celle-ci pendant son remplissage.
Au terme du remplissage de la cavité et avant le compactage de la matière dans celle-ci, on peut obturer le ou les points d'injection.
Cette obturation peut s'effectuer au moyen d'un ou plusieurs obturateurs mécaniques ou en variante en laissant la matière refroidir à leur niveau.
Dans une mise en œuvre particulière du procédé, à l'issue du remplissage de la cavité de moule, on isole cette dernière de la source de matière thermoplastique et l'on compacte ensuite la matière dans la cavité de moule en utilisant un ou plusieurs vérins pendant que l'on effectue le chargement d'un fourreau servant à l'alimentation de la cavité de moule.
Dans une mise en œuvre particulière du procédé, on remplit deux cavités de moule correspondant à des pièces différentes, notamment deux demi-coquilles d'un réservoir à carburant, à partir d'une même dose de matière thermoplastique et l'on compacte la matière thermoplastique dans chacune de ces cavités de moule ou l'on assiste son compactage au moyen d'au moins un vérin.
L'invention a encore pour objet une pièce en matière thermoplastique, notamment un réservoir à carburant de véhicule automobile, obtenue par la mise en œuvre du procédé tel que défini plus haut.
L'invention a encore pour objet une pièce en matière thermoplastique, caractérisée par le fait qu'elle comporte la trace d'un ou plusieurs points d'injection et la trace d'une communication de la cavité de moule avec une ou plusieurs chambres annexes de volume variable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 est une vue schématique et partielle, en coupe, d'un dispositif d'injection conforme à un exemple de mise en œuvre de l'invention, au cours du remplissage de la cavité de moule, - la figure 2 est une vue analogue à la.figure 1 , à la fin du remplissage de la cavité de moule,
- la figure 3 est une vue analogue aux figures 1 et 2 représentant le dispositif après déplacement des vérins,
- la figure 4 est une vue analogue aux figures 1 à 3 illustrant l'utilisation des vérins pour modifier l'écoulement de la matière dans la cavité de moule, la figure 5 représente de manière schématique un dispositif à double cavité de moule,
- la figure 6 représente de manière schématique, en perspective, un réservoir obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l'invention, et - les figures 7 et 8 sont des vues schématiques et partielles, analogues aux figures 1 et 2, illustrant un autre exemple de mise en œuvre de l'invention. On a représenté sur les figures 1 et 2 un dispositif d'injection 1 conforme à l'invention, permettant de réaliser par moulage par injection de matière thermoplastique une pièce telle que par exemple une demi-coquille de réservoir à carburant de véhicule automobile, destinée à être soudée à une autre demi- coquille.
Le dispositif 1 comporte une cavité de moule 2 formée entre des parties de moule 2a et 2b représentées schématiquement, venant en appui l'une contre l'autre. La forme de la cavité de moule 2 correspond à celle de la pièce à réaliser.
La cavité de moule 2 communique par un ou plusieurs points d'injection 3 avec une source de matière thermoplastique, non représentée sur le dessin, comprenant de manière conventionnelle un fourreau dans lequel tourne une vis d'injection. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un seul point d'injection 3 alimenté par une buse 4 comprenant un canal de sortie 7 défini par une paroi 5 de forme tronconique.
La buse 4 peut comporter ou non un obturateur.- On a représenté à titre d'exemple un obturateur central 6 sur la figure 4, apte à venir en appui contre la paroi 5 pour fermer le canal de sortie 7.
La cavité 2 communique avec des chambres annexes 10 dans lesquelles peuvent se déplacer selon des axes X des vérins 11.
Les chambres annexes 10 sont formées, dans l'exemple de réalisation décrit, par des structures rapportées 12 agencées pour guider le déplacement des vérins 11. Chaque chambre annexe 10 présente, dans l'exemple décrit, une paroi latérale 10a de forme générale tronconique autour de l'axe X et une paroi de fond 10b entourant le vérin 11.
Chaque chambre annexe 10 est dimensionnée dans l'exemple décrit en ' fonction du retrait volumique à compenser. L'avancement des vérins 11 provoque l'expulsion d'une certaine quantité de matière contenue dans les chambres annexes 10 vers la cavité 2.
Sur la figure 1 , le dispositif 1 est en cours de remplissage, la matière thermoplastique 17 circulant par le canal 7 de chaque buse 4 et remplissant progressivement la cavité 2. Dans l'exemple considéré, les vérins 11 sont initialement en position reculée, leur face frontale 1 la se situant en retrait, de quelques mm par exemple, de la cavité 2.
Les vérins 11 restent dans l'exemple décrit en position reculée jusqu'à la fin du remplissage de la cavité 2, comme on le voit sur la figure 2, et n'avancent que lorsque la cavité 2 est remplie, comme illustré sur la figure 3.
Les vérins 11 peuvent n'avancer que d'une distance relativement faible, par exemple de l'ordre du mm.
Dans l'exemple considéré, la pression appliquée par les vérins 11 sur la matière thermoplastique 17 contenue dans la cavité 2 est de l'ordre de 300 bars. Les vérins peuvent ne faire qu'assister le compactage de la matière dans la cavité de moule, la vis d'injection pouvant être utilisée pour le compactage.
Les vérins 11 peuvent aussi être actionnés, après la fermeture du ou des canaux 7, pour provoquer le compactage de la matière thermoplastique 17 dans la cavité 2. On peut alors éventuellement procéder au rechargement du fourreau pendant que dure la phase de compactage au moyen des vérins.
Dans l'exemple considéré, des capteurs 15 de température et de pression sont prévus pour mesurer la température et la pression dans la cavité de moule 2 en divers endroits et sont reliés à un dispositif de contrôle 18 agencé pour commander le fonctionnement des vérins 11 et éventuellement le déplacement de l'obturateur 6 associé à chaque buse d'injection 4. Le dispositif de contrôle 18 est agencé de manière à déplacer les vérins 11 à des moments prédéteπninés du cycle de fabrication.
On a représenté sur la figure 6 un réservoir à carburant 20 dont une partie au moins a été obtenue grâce au dispositif! des figures 1 et 2. La matière thermoplastique a été injectée par trois canaux d'alimentation secondaires 21, représentés en pointillés, alimentés à partir d'un canal d'alimentation primaire 22.
Les buses d'injection n'ont pas été représentées sur cette figure, dans un souci de clarté. On a représenté partiellement en pointillés les vérins 11 permettant de compacter localement la matière thermoplastique.
Le positionnement des chambres annexes et des vérins correspondants est choisi de manière à répondre au mieux aux problèmes posés par la circulation de la matière dans la cavité de moule au cours du remplissage. En particulier, il peut s'avérer avantageux de positionner les chambres annexes et les vérins correspondants en des emplacements relativement éloignés des points d'injection.
Ainsi, il est possible, lors de l'avancée des vérins, de générer une injection locale de matière et un compactage favorables à un bon remplissage des régions de la cavité de moule éloignées des points d'injection.
Les vérins 11 peuvent encore être utilisés pour modifier l'écoulement de la matière dans la cavité de moule 2 au cours du remplissage de cette dernière.
Pour ce faire, les vérins 11 sont avancés de manière à faire saillie dans la cavité 2 de sorte que leur extrémité avant constitue un obstacle pour l'écoulement de la matière et crée une perte de charge locale ralentissant le remplissage de la cavité de moule.
Les vérins 11 peuvent être utilisés dans le seul but de modifier l'écoulement de la matière dans la cavité 2, mais de préférence on les utilisera au moins pour assister le compactage de la matière dans la cavité 2. L'invention permet aussi de réaliser un ensemble d'injection 30 représenté très schématiquement sur la figure 5, comprenant deux dispositifs d'injection tels que celui précédemment décrit, référencés 1 et l'.
Ces deux dispositifs 1 et 1 ' sont reliés à une source commune 31 de matière thermoplastique. Le dispositif 1 ' est analogue au dispositif 1 précédemment décrit, et comporte un ou plusieurs obturateurs 6' pour fermer les buses d'injection et un ou plusieurs vérins 11 ' pour compacter la matière thermoplastique.
Un dispositif de contrôle 32 relié à des capteurs de pression et de température, non représentés, gère notamment le fonctionnement des obturateurs 6 et 6' et celui des vérins 11 et 11 '. Les dispositifs 1 et 1 ' comportent des cavités de moule 2 et 2' de formes différentes, destinées par exemple à la réalisation de deux demi-coquilles d'un même réservoir à carburant.
Ces deux demi-coquilles correspondent par exemple à des volumes et des masses de matière différents. Le dispositif 1 communique avec la source 31 par l'intermédiaire d'un canal d'alimentation 33 et le dispositif 1 ' communique avec la source 31 par l'intermédiaire d'un canal d'alimentation 34.
Les canaux 33 et 34 sont de préférence dimensionnés de telle sorte que la fin du remplissage des cavités 2 et 2' ait lieu sensiblement simultanément pour - les dispositifs 1 et l'.
Le compactage de la matière thermoplastique au sein des cavités de moule 2 et 2' peut s'effectuer indépendamment de la source 31 après fermeture des obturateurs 6 et 6', grâce aux vérins 11 et 11'.
Ainsi, on peut introduire dans le fourreau de la vis d'injection la matière nécessaire à une prochaine injection pendant la phase de compactage de la matière thermoplastique contenue dans les cavités 2 et 2'.
La durée d'un cycle de fabrication s'en trouve alors réduite.
Les vérins 11 et 11' permettent de maintenir en pression chaque cavité 2 et 2' sans avoir recours à deux ensembles vis d'injection et fourreau. On ne sort pas du cadre de la présente invention lorsque l'on se sert de la vis d'injection pour compacter la matière dans les cavités 2 et 2* et que l'on n'utilise les vérins 11 et 11' que pour assister le compactage.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. En particulier, le déplacement des vérins peut être réalisé de multiples manières tout au long du cycle de fabrication.
Ainsi, au lieu de positionner les vérins dans une position reculée lors du remplissage de la cavité de moule, on peut au contraire comme illustré sur la figure 7 les positionner dans une position avancée, par exemple une position dans laquelle la face 11 a vient sensiblement à affleurement de la cavité de moule.
On peut maintenir les vérins dans cette position jusqu'à la fin du remplissage de la cavité 2.
Une fois la cavité 2 remplie, les vérins 11 peuvent être reculés et on laisse les chambres annexes 10 se remplir, comme illustré sur la figure 8.
Les vérins 11 peuvent ensuite être avancés pour compacter la matière. On peut également laisser les vérins 11 reculer graduellement sous l'effet de la pression de remplissage et une fois la cavité 2 remplie, avancer les vérins.
Un avantage de faire reculer les vérins avec la pression de la matière dans la cavité de moule est de diminuer les défauts d'aspect, puisque le front de remplissage est moins perturbé au moment où il atteint les vérins lorsque ces derniers n'ont pas encore reculé.
On notera que la' présence des chambres annexes 10 laisse des traces sur la pièce produite, qui ne sont toutefois pas gênantes dans le cas d'un réservoir à carburant de véhicule automobile, puisque le réservoir n'est pas destiné à être apparent.

Claims

W
- 11 -
REVENDICATIONS
1 - Dispositif pour réaliser au moins une pièce par moulage par injection de 5 matière thermoplastique (17), notamment une demi-coquille de réservoir à carburant, comprenant au moins une cavité de moule (2 ; 2') formée entre des parties (2a, 2b) de moule, la forme de cette cavité étant adaptée à celle de la pièce (20) à réaliser, caractérisé par le fait qu'il comporte, associé à cette cavité de moule, au moins un vérin (11 ; 11') mobile par rapport auxdites parties de 10 moule, apte à compacter la matière thermoplastique contenue dans la cavité de moule et/ou à modifier la circulation de la matière dans celle-ci, et un dispositif de contrôle (18 ; 32) pour commander le déplacement de ce vérin (11 ; 11') d'une manière prédéterminée.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le vérin est 15 mobile dans une chambre annexe (10) communiquant avec la cavité de moule, entre une position escamotée dans laquelle il se situe en retrait de la cavité de moule, et une position avancée.
3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que dans la position avancée, le vérin se situe en retrait de la cavité de moule (fig. 3).
20 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que dans la position avancée, le vérin vient à affleurement de la cavité de moule (fig. 7).
5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que dans la position avancée, le vérin fait saillie dans la cavité de moule (fig. 4).
6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé par le fait qu'il comporté deux parties de moule (2a, 2b) venant en appui l'une contre l'autre pour former la cavité de moule.
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux cavités de moule (2 ; 2') de formes différentes pour le moulage simultané de deux pièces différentes,
30 notamment de deux demi-coquilles d'un réservoir à carburant, alimentées à partir de la même source de matière thermoplastique (31), au moins un vérin (11 ; 11') commandé par le dispositif de contrôle (32) étant associé à chaque cavité de moule (2 ; 2').
8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un obturateur (6 ; 6') permettant d'isoler la ou chaque cavité de moule (2 ; 2') de la source de matière thermoplastique (31), cet obturateur (6) étant commandé par le dispositif de contrôle (18 ; 32).
9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins un vérin (11 ; 11 ') est mû par un mécanisme hydraulique. ',"
10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de contrôle (18 ; 32) est agencé pour amener au moins un vérin (11 ; 11') dans une position reculée au début du remplissage de la cavité (2 ; 2').
11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le dispositif de contrôle (18 ; 32) est agencé pour amener au moins un vérin (11 ; 11') dans une position avancée au début du remplissage de la cavité (2 ; 2').
12 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le dispositif de contrôle (18 ; 32) est agencé pour laisser au moins un vérin (11 ; 11') reculer sous l'effet de la pression de la matière thermoplastique dans la cavité (2 ; 2') lors de son remplissage.
13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins un vérin (11 ; 11 ') est agencé de manière à pouvoir compacter la matière thermoplastique dans la cavité de moule (2 ; 2') à une pression comprise entre 200 et 500 bars.
14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la matière thermoplastique (17) est de grade (HLMI) compris entre 1 et 50, préférentiellement entre 5 et 30, mesuré selon la norme ISO 1133 (unité : g/10 mn).
15 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de contrôle (18 ; 32) reçoit des W
L J -
informations de capteurs (15) de pression et/ou de température associés à la cavité de moule (2 ; 2') et par le fait qu'il est agencé pour commander le déplacement d'au moins un vérin (11 ; 11 ') en fonction d'informations fournies par les capteurs.
5 16 - Procédé pour réaliser une pièce en matière thermoplastique par moulage par injection, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes : - injecter par un ou plusieurs points d'injection (3) dans une cavité de moule (2 ; 2') définie par des parties de moule, de la matière thermoplastique (17) provenant d'une source de matière thermoplastique, 10 - déplacer au moins un vérin (11 ; 11') par rapport aux parties de moule de manière à compacter la matière dans celle-ci et/ou assister son compactage et/ou modifier son écoulement.
17 - Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que le vérin, en étant avancé, réalise une injection locale d'un volume de matière compris
15 entre 1 et 10 cm3.
18 - Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé par le fait que l'on avance le vérin au terme du remplissage de la cavité de moule et/ou passé un certain degré de remplissage de la cavité de moule, de manière à compacter la matière dans celle-ci et ou assister la fin de son remplissage.
20 19 - Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le fait que l'on laisse reculer le vérin (11 ; 11') graduellement sous l'effet de la pression de la matière dans la cavité de moule (2 ; 2'), avant de l'avancer.
20 - Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'on avance le vérin de manière à ce qu'il fasse saillie dans la cavité de moule et
25 modifie l'écoulement de la matière dans celle-ci pendant son remplissage.
21 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, caractérisé par le fait qu'au terme du remplissage de la cavité (2 ; 2') et avant le compactage de la matière dans celle-ci, on obture le ou les points d'injection (3).
22 - Procédé selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que 30 l'on obture le ou les points d'injection (3) au moyen d'un ou plusieurs obturateurs mécaniques (6 ; 6'). mécaniques (6 ; 6').
23 - Procédé selon la revendication 21, caractérisé par le fait que l'on obture le ou les points d'injection (3) en laissant refroidir la matière à leur niveau.
24 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 23, caractérisé par le fait qu'à l'issue du remplissage de la cavité de moule (2 ; 2'), on isole cette dernière de la source de matière thermoplastique (31), et par le fait que l'on compacte ensuite la matière dans la cavité de moule (2 ; 2') en utilisant un ou plusieurs vérins pendant que l'on effectue le chargement d'un fourreau servant à l'alimentation de la cavité de moule.
L_ΓI 25 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 à 24, caractérisé par le fait que l'on remplit deux cavités de moule (2 ; 2') correspondant à des pièces différentes, notamment deux demi-coquilles d'un réservoir à carburant (20), à partir d'une même source de matière thermoplastique (31), et par le fait que l'on compacte la matière thermoplastique dans chacune de ces cavités de moule ou que l'on assiste son compactage, au moyen d'au moins un vérin.
26 - Pièce en matière thermoplastique, notamment réservoir à carburant de véhicule automobile, obtenue par la mise en œuvre du procédé tel que défini - dans l'une quelconque des revendications 16 à 25.
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