Brevet FR2067158A1 — publié le 19710820

La présente invention, à la réalisation de laquelle ont collaboré Messieurs Robert MARTINI et Jany hOURLAN, a pour objet un-article composite constitué par une feuille mince de métal ou de polymère thermoplastique dont une partie au moins de la périphérie est déformée en forme de sillons et par un mince encadrement en polymère thermoplastique enrobant lesdits sillons disposé sur tout ou partie du pourtour de la feuille. Plus précisément l'invention concerne des articles dans lesquels, pour des raisons diverses telles qu' encombrement ou prix de revient, l'épaisseur de l'encadrement en matière thermoplastique doit être extrêmement faible, c'est-à-dire de l'ordre du millimètre. De tels impératifs existent dans les piles à combustibles où la question d'encombrement est importante et où, jusqu'à présent, les électrodes et membranes, qui sont empilées en alternance, étaient séparées par des cadres indépendants, (BF 1 560 668 par exemple) : la fabrication de cadres de faible épaisseur n'est pas aisée et la confection de la pile est rendue difficile par la fragilité des cadres, électrodes et membranes. Par ailleurs il est connu de surmouler des matériaux en feuilles mais les techniques utilisées jusqu'à présent sont limitées au cas où la feuille à surmouler est très rigide et surtout où la couche de matière plastique entourant cette feuille peut avoir plusieurs milli- mètres d'épaisseur. L'article composite suivant l'invention, constitué par une feuille sur une partie au moins de la périphérie de laquelle est surmoulé un cadre en polymère thermoplastique, présente les caractéristiques suivantes a) la partie de la feuille correspondant à l'encadrement est déformée sous forme de sillons dont la direction est sensiblement perpendiculaire au bord de la feuille b) la profondeur des sillons est maximale à la périphérie de la feuille et va en diminuant à mesure que l'on s'éloigne du bord de la feuille c) l'épaisseur de l'encadrement en polymère thermoplastique, qui est égale ou légèrement supérieure à la profondeur maximale des sillons, est de l'ordre de 1 mm et la largeur de la zone surmoulée est au moins égale à la longueur des sillons. Le terme "feuille" doit être entendu comme désignant tout objet plat et mince, que cet objet ait une surface continue, ou que cette surface soit discontinue (feuille perforée ou grillage). L'épaisseur de telles feuilles est inférieure au millimètre, généralement de l'ordre de quelques centièmes à quelques dizièmes de millimètres. De préférence on utilise dans l'invention une feuille métallique, telle que feuille d'aluminium ou de cuivre ou une feuille en polymère thermoplastique, contenant éventuellement des charges diverses, par exemple charges renforçantes ou charges conductrices. On ne sort pas du cadre de la présente invention en utilisant une feuille dont la partie qui n'est pas surmoulée a également été déformée pour déterminer des ondulations ou un gaufrage. Comme il a été dit, une partie au moins de la périphérie de la feuille est déformée pour déterminer des sillons. Le profil de cette déformation peut etre sinusoïdal ou au contraire avoir l'aspect d'une ligne brisée. La déformation de la feuille sur sa périphérie en vue de lui donner le profil désiré-peut se faire simplement à l'aide d'un poinçon et d'une matrice ayant ledit profil, ou encore à l'aide d'une molette, la feuille étant alors appliquée sur un support souple tel qu'un tapis caoutchouté. Le polymère thermoplastique destiné au surmoulage de la feuille peut etre choisi parmi les différents polymères susceptibles d'être moulés par injection ; comme exemples de tels polymères, on peut citer les polyamides, le polypropylène, le polyéthylène, le polystyrène. Lorsque la feuille est elle-meme en polymère thermoplastique, il y a lieu d'utiliser, pour le surmoulage, un polymère ayant un point de ramollissement inférieur à celui de la feuille. La fabrication des articles composites selon l'invention peut etre réalisée à l'aide des dispositifs d'injection habituels , la feuille, qui a été préalablement déformée comme indiqué ci-dessus, étant placée dans un moule ayant exactement le dessin de l'encadrement à réaliser. Les parties du moule qui sont en regard de la portion de la feuille à laisser dénudée et qui par conséquent viennent s'appliquer sur la feuille, peuvent être éventuellement gaufrées en vue de former un gaufrage sur la feuille. Dans le but d'assurer une bonne pénétration du polymère thermoplastique dans tout l'espace compris entre la paroi du moule et la feuille déformée, il est souhaitable d'envoyer le flux de polymère dans une direction aussi parallèle que possible à celle des sillons. Pour ce faire, il est avantageux d'utiliser de nombreux points d'injection. De plus il est indispensable de faire pénétrer le flux dans les sillons à l'endroit de leur profondeur maximale. Le polymère thermoplastique remplit ainsi progressivement les sillons et se fond en une couche continue sur chaque face de la feuille, cette couche continue assurant un ancrage efficace de la feuille dans le polymère. On peut accroître encore cet ancrage en réalisant des perforations dans la zone à surmouler pour obtenir une solidarisation des deux couches en ces endroits. Les nouveaux articles composites présentent des avantages considérables. D'une part ils sont fabriqués par surmoulage, c'est-àdire sans faire appel à des adhésifs ou à des rivets, comme cela est nécessaire avec d'autres techniques, même lorsque ltépaisseur de l'enca- drement en polymère à réaliser doit Aetre bien inférieure à 1 mm. D'autre part on obtient un centrage parfait et un ancrage efficace de la feuille dans le cadre en polymère thermoplastique. Cette double qualité rend possible l'utilisation de tels articles, en employant en particulier comme feuille une feuille métallique ou une feuille en polymère thermoplastique rendu conducteur par incorporation de charges appropriées, comme électrodes directement utilisables dans des piles à combustibles, l'empilement électrodes/membranes/électrodes pouvant etre réalisé sans l'adjonction de cadres de séparation. Dans l'exemple suivant, donné à titre non limitatif et avec référence au schéma en annexe, est décrite la fabrication d'un objet composite conforme à l'invention. Afin de mieux faire apparattre sur ce schéma la structure de l'objet, la couche de polymère nta été représentée que sur une partie de la feuille. EXEMPLE Dans une feuille d'argent (3) de 50 ii d'épaisseur on découpe un carré de 110 mm de coté. Sur la périphérie de la feuille on forme, à l'aide d'un poinçon et d'une matrice, des ondulations (4) dont la profondeur maximum est de 0,5 mm et la largeur de 1 mm. La profondeur des ondulations décrott à mesure que l'on s'éloigne du bord de la feuille jusqu'à être nulle au bout de 4 mm. Le polymère thermoplastique utilisé pour le surmoulage est du polypropylène d'indice de fusion 6, mesuré suivant la norme ASTM D 1238 62.T, chargé à raison de 40 V- par des fibres de verre de diamètre 10 p et longueur 3 mm. Au moyen d'un moule à injection à 2 plans de joints (1) et (2) dont l'écartement est sensiblement égal à 0,5 mm, on surmoule sur la feuille d'argent un cadre de dimensions extérieures 164 x 130 mm et de dimensions intérieures 100 x 100 mm. Le nombre de points d'injection est de 26, répartis sur le périmètre du moule. Le flux d'injection est dirigé sensiblement vers le centre de la feuille d'argent (flèche sur le schéma). La température du moule au moment de l'injection est de 800C. L'injection est effectuée sous une pression de 1300 bars. Après refroidissement du moule on écarte les parois et retire la feuille surmoulée en périphérie. L'encadrement ainsi réalisé, qui a une largeur de 37 mm sur deux côtés et 15 mm sur les deux autres, recouvre la feuille sur une bande périphérique de 5 mm de large, c'est-àdire que les sillons sont totalement enrobés par le polymère thermoplastique, l'épaisseur totale de l'enrobage étant de 0,5 mm. On peut constater sur l'objet ainsi fabriqué que l'épaisseur de chacune des couches de polymère situées de part et d'autre de la feuille à l'endroit où il n'y a plus d'ondulations varie, sur tout le pourtour de la feuille, entre 0,2 et 0,3 mm, c'est-à-dire que la feuille est parfaitement centrée. L'ancrage de la feuille d'argent dans le polymère permet la manipulation de l'article fabriqué sans crainte de voir la plaque de polymère se séparer de la feuille. REVENDICATIONS 1. - À titre de produit industriel nouveau, tout article composite constitué par une feuille sur une partie au moins de la périphérie de laquelle est moulé un encadrement en polymère thermoplastique, ceractérisé par les Fuit suivants a) la feuille est une feuille mince dont la partie correspondant à l'encadrement est déformée en forme de sillons dont la direction est sensiblement perpendiculaire au bord de la feuille b) la profondeur des sillons est maximale à la périphérie de la feuille et va en diminuant à mesure que l'on s'éloigne du bord ce la feuille ; ; c) l'épaisseur de l'encadrement en polymère thermoplastique qui est égale ou légèrement supérieure à la profondeur maximale des sillons est de l'ordre de 1 @@ et la largeur de la zone surmoulée est au moins égale à la longueur des sillons. 2. - Matériau selon 1 dans lequel la feuille est en n étal ou en polymère thermoplastique.