Brevet FR2036727A1 — publié le 19701231

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif nouveaux en vue d'effectuer le soudage d'objets réalisés en une polyoléfine et notamment en polyéthylène. Elle concerne également à titre de produits industriels nouveaux, des balises de signalisation routière en polyoléfines ou polyéthylène soudées par ce procédé. On sait que pour assembler la plupart des matières plastiques, il est possible de recourir, soit au collage, soit au soudage. Cependant, dans le cas des polyoléfines et du polyéthylène, on ne connatt de colles qui donnent satisfaction. Par conséquent, force est de recourir au soudage. Pour cela, il est connu de procéder par chauffage, notamment en utilisant un chauffage par impulsions, qui élève la température jusqu'à 200 ou 3000C ; cela convient bien pour coller des feuilles minces, par exemple pour la fabrication de sachets en polyethylène. Par contre, il n'existe pas actuellement de machines ou de procédés permettant de souder des objets de grande épaisseur en polyoléfines ou polyéthylène. Ce problème est particulièrement sensible pour la fabrication des balises de signalisation routière. On sait qutune telle balise -se- présente sous une forme générale conique ou tronconique et comporte plusieurs anneaux superposés dont les couleurs alternent, par exemple le rouge et le blanc. Pour fabriquer de telles balises, il existe plusieurs proc8aés connus. Suivant un premier procédé, on utilise des troncs de c8ne en caoutchouc, alternati voment rouges et blancs, qu'on superpose les uns aux autres, soit par embottement, soit-par collage. On obtient ainsi des balises très lourdes dont le prix de revient est élevé.Suivant un autre procédé connu, on réalise chaque balise d'une pièce en matière plastique injectée, mais on pratique l'injection étagée multico- lore pour faire apparattre alternativement le rouge et le blanc cela nécessite l'emploi de machines très compliquées et le prix de revient est encore plus élevé. Les polyoléfines, et notamment le polyéthylène, sont des matières convenant bien à la fabrication de balises, aussi bien en ce qui concerne le poids que le prix de revient ou la souplesse. Toutefois, ce type de fabrication est rendu difficile par le fait qu'on ne peut pas souder par les procédés connus, divers éléments tronconiques, par exemple alternativement rouges et blancs. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant une machine qu'on utilise, suivant un procéde iiou- veau, afin + pouvoir souder des objets en polyoléfines, ou e polyéthylène de grande épaisseur, notamment les éléments annulaires constitutifs d'une balise de signalisation routière. Le procédé selon lBinvention consiste à serrer les deux épaisseurs de matière (polyéthylène) à souder ensemble, entre une pièce métallique massive et une autre pièce métallique équi- pée d'une résistance électrique ,chauffante à profil en zigzag dont on élève la température jusqu'à 7500C. Une machine selon Invention convenant particulièrement bien à la fabrication de balises de circulation routière, comprend un socle fixe surmonté par une tige verticale qui porte plusieurs bagues superposéest dont les diamètres vont en diminuant vers le haut de façon à définir une mOme surface extérieure tronconique, chaque bague comportant une bague centrale entourée d'une résistance chauffante en zigzag et placée entre une plaque inférieure et une plaque supérieure dont elle est sépare par une couche isolante, tandis que par ailleurs on utilise des an neaux métalliques massifs et amovibles dont les faces internes tronconiques lisses correspondent chacune au diamètre extérieur dune des bagues, ces anneaux tant reliés entre eux par des tiges articulées qui permettent de manipuler leur ensemble à laide de deux poignées équipant seulement l1anneau supérieur. Dans ces conditions, on comprend qu'il suffise dembotter sur les bagues fixes, les éléments superposés blancs et rouges formant une balise de polyéthylène, puis de coiffer l'ensemble avec les anneaux massifs qui serrent les zones de jonction sous l'effet de leur propre poids, après quoi on fait passer le courant dans les résistances chauffantes. On chauffe jusqu'aux environs de 750 C, et les anneaux massifs descendent au fur et à mesure par leur propre poids en maintenant les déments serrés pendant la durée contrôlée du chauffage1 tout en garantissant que la face extérieure de la balise terminée restera parfaitement lisse, mdme à l'endroit de'la soudure. Un autre avantage de Invention -résulte du fait qu'une soudure à profil en zigzag donne une zone de déchirement beaucoup plus grande qu'une soudure droite,ce qui empoche que le déchire- ment de la balise ne risque de se poursuivre si, par accident, il s'est déjà amorcé. En définitive, une balise selon l'invention correspond, non seulement à un prix de revient très bas, mais encore à une solidité améliorée. Par exemple, la balise n'est pas détruite s'il arrive qu'un véhicule roule sur elle. Le dessin annexé, donné à titre exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de linven- tion. Fig. 1 est une vue en perspective d'une balise selon lin- vention, fabriquée en polyéthylène soudé. Fig. 2 est une coupe suivant II-II (fig. 6) du corps de la balise dépourvu de socle et équipé d'un boudin de lestage. Fig. 3 est une vue en élévation d1un boudin de lestage destiné à équiper une balise selon l'invention. Fig. 4 est une vue en perspective d'une bague chauffante utilisée pour constituer une machine selon l'invention. Fig. 5 est une coupe transversale de cette bague. Fig. 6 est une coupe axiale de la partie fixe d'une machine selon l'invention, surmontée des éléments à assembler pour former une balise. Fig. 7 est une vue en élévation avec coupe partielle des anneaux massifs formant la partie mobile de la machine. Fig. 8 reprdsente la balise après sa mise en place sur la machine entre les bagues fixes et les anneaux mobiles qui la coiffent. Fig. 9 est une vue en plan de la face inférieure de la balise terminée et munie de son socle Fig. 10 est une coupe axiale de la partie inférieure de la balise terminée, notamment après montage du socle et du boudin de lestage. La machine représentée sur les dessins est destinée à la fabrication de balises du type de celle qui est représentée sur la fig. 1. Une telle balise, de forme générale tronconique, est obtenue par superposition de quatre éléments 1, 2, 3, 4 réalisés chacun d'une seule pièce en une matière plastique souple telle que le polyéthylène. Pour les besoins de la signalisation rou- tierce, les éléments 1 et 3 sont blancs, alors que les éléments 2 et 4 sont de couleur rouge. Chacun des éléments 1, 2, 3 est prolongé à sa partie supérieure par une feuillure 5 qui est destinée à venir stembotter à à l'intérieur d'un épaulement 6 prévu à la base de l'élément supérieur 2, 3 ou 4 (fig. 6).Le problème consiste à assurer Le soudage de chaque feuillure 5 dans ltépaule- ment correspondant 6, malgré ltépaisseur.7 relativement grande de la paroi de polyéthylène. Cette épaisseur rend inutilisables les dispositifs connus à ce jour, au moyeu desquels on soude par exemple des feuilles minces pour former des sachets en polyéthy lène. La machine selon l'invention comprend un plateau de base 8 surmonté par une tige verticale 9. Sur cette tige sont réparties à des hauteurs correspondant à celles des assemblages 5, 6, des bagues chauffantes 10 dont l'une a été représentée séparément sur les fig. 4 et 5. Les diamètres extérieurs des bagues 10 vont en diminuant de bas on haut,-compte tenu de la conicité de la balise 1, 2, 3, 4. Chaque bague 10 comprend un anneau métallique 11 placé entre deux rondelles isolantes 12 et 13, de part et dsautre desquelles on dispose des plaques métalliques annulaires 14 et 15. La plaque centrale 11 est préférablement munie d'un canal intérieur 16 dans lequel on fait circuler à volonté un fluide de refroidissement, par exemple de liteau. Le bord extérieur tronconique de la plaque 11 est légèrement en retrait par rapport aux bords extérieurs des plaques 14 et 15 on définit ainsi sur l'ensemble de la bague 10 une gorge périphérique dans l'épaisseur de laquelle on dispose une résistance chauffante 17 répartie suivant un profil en zigzag. Le choix de ce profil est important, car il permet la libre dilatation de la résistance 17 quand passe le courant électrique, sans que cette résistance ne se décolle du bord extérieur tronconique de la plaque centrale 11. Enfin, l'ensemble 11, 14, 15, 17 est préférablement enveloppé dans une gaine 18 en fibre de verre ou en tissu, imprégnée d'un enduit aux silicones, qui résiste à la chaleur et évite que ne se colle sur la bague 10, le polyéthy lène fondu au niveau de la soudure.De plus, la présence de cette gaine lisse 18 sur la face interne de la paroi à souder permet de conserver à cette paroi un aspect relativement uni malgré les fortes températures nécessaires au soudage du fait de la grande epaisseur 7 desdites parois. On complète la machine par l'utilisation d'un empilage du genre illustré sur la fig. 7. Cet empilage comporte trois anneaux métalliques massifs 19 dont chacun possède une paroi interne tronconique lisse 20 susceptible de s'appliquer sur la paroi externe 21 de la bague chauffante 10 correspondante, un jeu intermédiaire suffisant étant laissé pour le logement de ltépaisseur 7 des parois de la balise, Dans exemple illustré, les bagues chauffantes 10 sont au nombre de trois, ainsi que les anneaux 19. Ces anneaux 19 sont reliés entre eux par des biellettes articulées 22, disposées obliquement , ce qui permet aux anneaux 19 entre empilés directement les uns sur les autres quand on pose ce dispositif sur une table ou sur le sol (fig. 7) alors qu'au contraire, les anneaux 19 sont convenablement espacés les uns des autres quand on soulève leur ensemble, par exemple à laide de deux poignées 23 guipant l'anneau supérieur. i foaletionnement est le suivant L'opérateur empile successivement les éléments 1, 2, 3, 4 de la balise sur les bagues 10 de la machine (fig. 6). il pose l'épaulement 6 de chacun sur la feuillure 5 de l'élément inférieur. Ensuite, llopérateur saisit les poignes-23 et soulève l'en- semble des anneaux 19, puis il en coiffe la balise et la machine 8, 9, 10, comme représenté sur la fig. 8. Il suffit alors de faire passer le courant dans les résistances chauffantes 17 pendant un temps prédéterminé, calculé en fonction de lsépaisseur 7 des parois de polyéthylène, pour obtenir le soudage des feuillures 5 sur les épaulements 6. Pour réaliser un soudage correct, il est nécessaire de chauffer à une température de l'ordre de 7500C, ctest-à-dire à une température nettement plus élevée que celle qu'on observe dans les appareils connus pour le soudage de feuilles minces de polyéthylène.Au fur et à mesure que le polyéthylène fond au niveau des bagues 10, les anneaux 19 tendent à s'abaisser (flèches 24) sous leur propre poids, ce qui maintient -osssamment pressées les unes contre les autres les pièces en cours de soudage. De plus, cela garantit qu'après refroidissement et démoulage, la paroi extérieure de la balise reste parfaitement lisse et agréable à l'oeil, même dans la zone des jonctions 5, 6. La balise terminée présente au niveau de chacune de ces jonctions, la trace d'une ligne de soudage 25 à profil en zigzag. Suivant un mode de réalisation préféré de ltinvention, on prévoit à la base de l'élément inférieur 1, une gouttière péripherique annuiaire 26 (fig. 6) dans laquelle on dépose un boudin de lestage 27 (fig. 2 et 3). Ce boudin peut entre constitué par un simple tronçon tubulaire en matière plastique souple, dans lequel o n dépose du sable ou tout autre matériau pesant, avant de souder les deux extrémités 28 du tube. Ce boudin est déposé en cercle (fig. 2) dans la gouttière 26. Ensuite, on coiffe la balise à laide d'un socle de matière plastique 29 (fig. 9) mis en place de haut en bas (flèches 30, fig. 1) pour être adapté sur le sommet de la gouttière 26 et emprisonner le boudin de lestage 27.La fixation définitive du socle 29 sur la base de l'élément 1 de la balise peut etre obtenue par tous moyens connus, notamment par soudage par points . Ce soudage ne pose pas de problèmes particuliers, car il est effectué par exemple dans la zone 31 qui reste nvisible sur la balise terminée. Peu importe par consequent que Ce*,tQ zone présente un aspect peu agréable après soudage. La balise obtenue don on l'invention (fig. i et 10) offre ltavantage de rester très souple et de pouvoir supporter le passage deux véhicule automobile qui ltécrase momentanément, sans entre pour autant détruite. En particulier, la forme en zigzag des lignes de soudage 25 confère à ensemble une grande résistance au déchirement. REVENDiCÂTi ONS 1- Procédé pour le soudage d'objets épais en polyoléfines, et notamment en polyéthylène, caractérisé en ce qu'on serre les deux epaisseurs de polyéthylène ou polyoléfine entre une pièce métallique massive et une autre pièce métallique équipée d'une résistance électrique chauffante à profil en zigzag dont on élève la température jusqu'à 7500C. 2- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 en vue de fabriquer des balises de circulation routière, caractérisé en ce qu'il comprend un socle fixe surmonté par une tige verticale qui porte plusieurs bagues superposées, dont les diamètres vont en diminuant vers le haut de façon à définir une même surface extérieure tronconique, chaque bague comportant une bague centrale entourée dtune résistance chauffante en zigzag et placée entre une plaque inferieure et une plaque supérieure dont elle est séparée par une couche isolante, tandis que par ailleurs on utilise des anneaux métalliques massifs et amovibles dont les faces internes tronconiques lisses correspondent chacune au diamètre extérieur dfune des bagues, ces anneaux étant reliés entre eux par des tiges articulées qui permettent de manipuler leur ensemble à laide de deux poignées équipant seulement ltanneau supérieur. 3U Procédé suivant la revendication 1, utilisé sur une machine conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'on embotte sur les bagues fixes, les éléments superposés diversement colorés formant une balise de polyéthylène ou en une polyoléfine, après quoi on coiffe l'ensemble avec les anneaux massifs qui serrent les zones de jonction sous l'effet de leur propre poids, le courant électrique étant enfin envoyé dans les résistances chauffantes pour les porter à une température voisine de 750 C. 4- Balise de signalisation routière fabriquée en polyéthylène ou en une polyoléfine suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisée en ce quelle comporte en outre un dispositif de lestage placé à sa base, à l'intérieur d'un socle. 5- Balise suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif de lestage est constitué par un sachet contenant une matière lourde en vrac. 6- Balise suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les éléments superposés et soudés sont alternativement rouges et blancs. 7- Balise suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la matière de lestage est constituée par du sable.