Brevet FR2126328A1 — publié le 19721006

La présente invention est relative à une pièce moulée possédant une conductibilité thermique et électrique élevée, ainsi qu'à un procédé pour sa fabrication. La raison interdisant la mise en oeuvre de certaines matières premières dans des domaines d'application déterminés réside en ce que la conductibilité thermique ou électrique en est trop faible.Or la charge électrique des matières plastique, qui sont des isolants, pose un sérieux problème. I1 en résulte que la plupart des matières plastiques ne peuvent pas être utilisées sans charges ou matériaux de remplissage dans des locaux où existe un danger d'explosion. Ce risque de décharges électriques existe également avec des liquides en écoulement, par exemple dans le tuyau flexible d'un distributeur d'essence. Pour éviter dans ce cas des charges électriques, on additionne au caoutchouc une forte proportion de noir de fumée, ce qui abaisse la résistance électrique à tel point que l'électricité produite par le liquide en écoulement peut être évacuée.Une addition élevée de noir de fumée détériore toutefois de façon importante les propriétés mécaniques. La fabrication de la pièce en matière plastique rencontre en outre de grandes difficultés, du fait que la viscosité de ces masses devient extrêmement élevée, de sorte qu'on doit s'efforcer d'améliorer leur transformabilité à l'aide d'autres produits ou d'une température élevée. Pour améliorer la conductibilité thermique des matières plastiques, on a déjà proposé d'incorporer aux masses plastiques de 40 à 60% en poids de poudre métallique. On n'obtient néanmoins ainsi qu'une élévation peu notable de la conductibilité thermique. Ceci s'explique par le fait que les particules métalliques individuelles, présentant la forme générale de sphères ou de disques, sont enrobées de matière plastique et ne sont pas au contact entre elles. I1 se trouve par conséquent entre les diverses particules métalliques une couche isolante de matière plastique. De même qu'avec une addition élevée de noir de fumée, ce procédé entraîne de plus une élévation importante de la viscosité qui se traduit par une mauvaise transformabilité des masses de matières plastiques. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients sus-mentionnés. La pièce moulée selon l'invention,qui est en matière plastique, par exemple en polyester, mousse de polyuréthane, élastomère ou analogue, possédant une conductibilité thermique et électrique élevée où sont présentes des particules métalliques en forme d'éléments allongés qui sont essentiellement entourés par la matière plastique à l'exception des zones de contact mutuel entre ces particules, lesquelles sont le cas échéant uniformément réparties dans toute la pièce moulée, est caractérisée essentiellement en ce que le rapport entre la plus grande longueur et la plus grande largeur des particules métalliques est supérieur à environ 100 : 1, de préférence supérieur à environ 1000 : 1. Du fait que le rapport entre la plus grande longueur et la plus grande largeur est supérieur à environ 100 : 1, de préférence à environ 1000 : 1, les particules métalliques forment une structure dans laquelle les diverses particules métalliques sont en contact mutuel à de multiples emplacements de sorte qu'on obtient une conductibilité thermique et électrique particulièrement bonne. L'utilisation comme particules métalliques de ccpeaux provenant de l'usisinage par enlèvement de copeaux de pièces métalliques assure un contact particulièrement bon entre les divers copeaux, étant donné que ceux-ci présentent, en raison de leur fabrication, une forme e n hélice ou en spirale entrainant un feutrage de ces particules. Si les particules métalliques se présentent sous la forme de fibres, la pièce moulée possède pareillement une conductibilité électrique et thermique particulièrement élevée. I1 s'est avéré avantageux de mettre en oeuvre les particules métalliques sous la forme d'une nappe. Cette nappe peut être de structure suffisamment lâche pour pouvoir être disposée dans toute la pièce et laisser des espaces vides assez grands pour permettre à la matière plastique de le traverser facilement. Dans le cas où la conductibilité n'est nécessaire que sur une face ou sur un petit nombre de faces de la pièce moulée, il est possible de prévoir une nappe métallique dans les zones correspondantes du moule. Cette forme de réalisation est particulièrement intéressante pour des objets dans lesquels il faut éviter une charge statique. Si le périmètre de la plus petite section des particules métalliques/se monte au maximum à 2 mm environ, de préférence à 1 mm, on obtient, d'une part une conductibilité éléctrique et thermique élevée, car le total des surfaces de contact peut être grand, et il est certain d'autre part que la pièce moulée en ma tière plastique possède de bonnes propriétés mécaniques. Lorsque la pièce moulée est constituée par des particules métalliques à raison de 0,5 à 10% environ, de préférence de 1% à 5% environ en volume, les propriétés mécaniques de la pièce moulée ne différent que de très peu de celles de la matière plastique pure, mais la conductibilité électrique et thermique obtenue est notablement plus élevée. Lorsque la pièce moulée contient en volume de 0,02 à 0,5% environ, de préférence de 0,05 à 0,1% environ de particules métalliques, la matière plastique étant le cas échéant de la mousse plastique, par exemple de polyuréthane, on obtient une pièce moulée qui est légère et dont la résistance électrique est de l'ordre de 10 à 108 ohms.cm. Entre ces deux limites, les matières plastiques sont considérées comme antistatiques, mais pas encore comme conductrices de l'électricité, de sorte qu'on élimine également les risques pouvant provenir d'une mise à la terre, par exemple. Si le volume des pores.représente de 30 à 70% environ, de préférence de 45 à 60% environ du volume de la pièce moulée, il est certain, d'une part, que le contact entre les diverses particules métalliques est suffisant et, d'autre part, que le poids spécifique de la pièce moulée est plus faible que celui d'une pièce massive, ce qui permet de réaliser un gain de poids et de matière qu'il n'était pas possible d'obtenir jusqu'à présent, par exem ple pour des semelles de chaussures antistatiques. Lorsqu'une surface de la pièce moulée est formée de métal pour au moins 0,02% environ, cette surface présente des propriétés antistatiques et il n'en résulte en même temps qu'une légère augmentation du poids de la pièce. Pour fabriquer la pièce moulée selon l'invention, on peut introduire des particules métalliques dans un moule et déverser ensuite par dessuspa matière de base, de manière connue en soi. Par ce procédé, on a l'assurance que les particules métalliques se trouvent aux emplacements voulus, la matière plastique pouvant être en même temps travaillée de façon classique, sans qutil soit nécessaire d'utiliser de nouveaux appareils d'injection ou similaires. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre. Au dessin annexé la Fig. 1 représente une chaussure à semelle antistatique la Fig. 2 est une coupe transversale de cette chaussure le long de la ligne II-II de la Fig. 1 la Fig. 3 représente une coupe transversale d'une autre semelle de chaussure antistatique la Fig. 4 est une vue en coupe transversale d'un moule en matière plastique possédant une conductibilité thermique accrue. La chaussure représentée par la Fig. 1 est formée d'une tige 1, à laquelle est réunie une semelle 2. Celle-ci est obtenue en faisant une mousse directement sur la tige de la chaussure. La semelle est en mousse de polyuréthane. Des particules métalliques 3 sont réparties dans toute la semelle 2 comme le montre la Fig.2. La première de propreté 4 se trouve entre la semelle 2 et la pre mière 5. En raison de la disposition de la première de propreté et de la doublure, les particules métalliques ne peuvent pas former de saillies dans la chaussure, ce qui exclut toute zone de pression telle que celles qui résultent de la présence de clous, chevilles ou éléments analogues. Pour fabriquer cette semelle antistatique, on a introduit dans le moule à semelle de 1 à 2 g de particules métalliques, puis injecté un mélange moussable de polyuréthane dans la cavité du moule qui est fermée par une tige à sa partie supérieure. Les valeurs correspondantes peuvent être lues dans le tableau ci-après la résistivité en volume a été déterminée conformément à la norme DIN 53 596 (Deutsche Industrienorm) Poids de la Volume de la Poids Résistivité en semelle semelle spécifique volume g cm3 g/cm3 ohm.cm a) Semelle seulement en mousse de polyuréthane 11 1)140,0 236 0,59 1,1 x 1011 2)140,0 248 0,56 1,1 x 1011 b) Semelle avec laine d'acier (env. 0,04 x en.0,2 x 150-200mm) Particules métalliques = 1,5 g 3)141;;0 250 0,56 7,2 x 103 4)142,5 238 0,60 4,7 x 103 c) Semelle avec copeaux d'aluminium (0,07 x 0,1 x 50-100 mm) Particules métalliques : 1,0 g 5) 159,0 264 0,60 7,3 x 4 6) 140,5 244 0,57 4,5 x 10 7) 144,0 230 0,62 2,7 x 103 d) Semelle avec copeaux de cuivre (0,07 x 0,1 x 50-150 mm) Particules métalliques : 2 g 8) 145,0 238 0,60 1,7 x 104 9) 114,5 248 0,58 1,0 x 105 Les propriétés mécaniques des semelles de chaussures n'ont pas été altérées, mais au contraire améliorées. C'est ainsi qu'au cours de l'essai de résistance à la flexion alternée, on a constaté que la croissance des fissures est comprise entre O et 5% alors que celle de la mousse de polyuréthane sans particules métalliques est de l'ordre de 20%. Dans le moule o représenté à la Fig. 4 se trouve disposé un serpentin de refroidissement 7 et les particules métalliques 3 emplissent uniformément toute la section du moule. Avec un moule en matière plastique de ce genre, il est possible, par exemple, de régler l'allure de la température au cours du durcissement d'une matiere plastique. Ainsi qu'il a été exposé plus haut, la conductibilité thermique doit être attribuee au contact intime des particules métalliques entre elles, de sorte que la conductibilité thermique de la matière plastique elle-même n'a pas une grande influence. REVENDICATIONS 1 - Pièce moulée en matière plastique, par exemple en polyester, mousse de polyuréthane, élastomère ou analogue, possédant une conductibilité thermique et électrique élevée, ou sont présentes des particules métalliques en forme d'éléments allongés, qui sont essentiellement entourés par la matière plastique à l'exception des zones de contact mutuel entre ces particules, lesquelles sont, le cas échéant, uniformément réparties dans toute la pièce moulée, cette pièce étant caractérisée en ce que le rapport entre la plus grande longueur et la plus grande largeur des part- cules métalliques est supérieur à environ 100 :1, de préférence supérieur à environ 1000 : 1. 2 - Pièce moulée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les particules métalliques sont des copeaux provenant du façonnage par enlèvement de copeaux de pièces métalliques. 3 - Pièce moulée suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les particules métalliques se présentent sous la forme de fibres. 4 - Pièce moulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à ), caractérisée en ce que les particules métalliques se présentent sous la forme d'une nappe. 5 - Pièce moulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le périmètre de la plus petite section des particules métalliques se monte au maximum à 2 mm environ, de préférence à 1 mm environ. 6 - Pièce moulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est constituée de particules métalliques à raison de 0,5 à 10% environ, de préférence de 1% à 5 environ, en volume. 7 - Pièce moulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qutelle contient en volume de 0,02 à o,% environ, de préférence de 0,05 à Oil% environ, de particules métalliques, la matière plastique étant, le cas échéant une mousse par exemple de polyuréthane. 8 - Pièce moulée suivent Itune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle présente un volume de pores de 30% à 70% environ, de préférence de 45 à 60% environ. 9 - Pièce moulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'une de ses faces est formée de métal pour au moins 0,02% environ. 10 - Procédé pour la fabrication d'une pièce moulée suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on introduit dans un moule des particules métalliques et qu'on déverse ensuite dans le moule la matière de base, à la façon connue.