Brevet FR2182587A1 — publié le 19731214

la présente invention concerne les éléments chauffants permettant l'assem- blage par soudure des thermoplastiques. oans la technique de soudage des thermoplastes par liaison sans apport, il est comm les procédés par conduotion simple, par lame chauffée électriquement insérée entre les pièces à souder. Dès que l'échauffement est suffisant, la lame est retirée et les deux pièces pressées l'une contre autre. Un autre procédé consiste à utiliser une plaque chauffante, comme ce peut être le cas pour réaliser la jonction de deux tubes, l'extrémité de ceux-ci étant alors portée à température par la dite plaque.Un autre procédé particulièrement intéressant pour les plastiques "non polaires" à faible tangente de perte, non soudables par haute fréquence, tels que polythène, polystyrène et tous antres ther#plastiques, consiste à pincer le film de matière plastique entre deux fils, deux rubans ou deux #choires chauffées électriquement pendant quelques dixièmes de seconde (contr8lés par une constante de temps). Cette opération est généralement suivie d'un refroidissement sous pression pendant quelques secondes contrôlées par minuterie. Les machines utilisées sont équipées de mâchoires chauffantes auxquelles sont incorporées des résistances bobinées.Ces dernières nécessitent l'interposition d'un isolant qui freine le dégagement de chaleur de la partie supérieure de la résistance et augmente aussi l'épaisseur. L'utilisation de fils ou rubans résistants nécessite un dispositif de compensation de la dilatation assez compliqué, sinon, la soudure est imparfaite et présente une ondulation frisante, le protecteur téflonné tissu de verre est rapidement détruit. Le dispositif, suivant l'invention, permet d'éviter un certain nombre de ces inconvénients. Tout d'abord, il supprime les effets de la dilatation des dispositifs chauffants en lui conservant une longueur constante à chaud et à froid de l'élément chauffant. Ceci permet, dans le cas d'assemblage de pièces d'une certaine épaisseur, d'amener en fusion les deux parties à assembler, tout en les maintenant sous pression à froid et à chaud, puis ensuite jusqu'au refroidissement, l'élément chauffant de faible valeur restant dans la soudure. lans le cas de chauffage par l'extérieur pour les pièces minces, l'élé- ment chauffant se trouve dans une gaine spéciale qui permet à la fois d'obtenir une anti#dhérenoe sur la partie chauffée et de répartir et maintenir sous une pression élastique les éléments à assembler. La structure de l'élément de soudage permet de légers déplacements latéraux de la résistance chauffante ainsi que le refroidissement normal ou provoqué afin d'accélérer la fréquence des opérations. Le dispositif, objet de l'invention, peut être de formé linéaire, curvi ligne, fermée. La partie transversale peut être plate, en V, en U base droite en en U base ronde U suivant la méthode d'assemblage recherchée. Il comprend essentiellement une résistance électrique formée selon une sinusoïde aplatie, le fil résistant pouvant être de section circulaire ou aplatie dans un sens ou dans l'autre, la section aplatie pouvant provenir du fil d'origine ou par aplatissement du fil après façonnage de la résistance. Dans le cas d'assemblage avec perte in situ de la résistance chauffante, l'opération consiste à placer celle-ci entre les éléments à assembler maintenus sous pression et à y faire passer un courant électrique d'une certaine valeur, pendant un certain temps au moyen d'un auto-transformateur ou dtun variateur électronique.On peut doser le temps au moyen d'une minuterie et le courant au moyen d'un ampè- remètre. On peut observer la valeur de chauffe en examinant l'extrémité débordante de la résistance. Dans le cas d'assemblage de feuilles minces, la résistance chauffante est placée dans une gaine isolante constituée de fils de verre ou autre fibre isolante, résistante à la chaleur. Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention ; dans oeux-ci - La figure 1 représente la résistance chauffante vue de dessus. - La figure 2 représente un détail d'assemblage à plat de deux plaques de faible épaisseur. - La figure 3 représente un détail d'assemblage à chevron de deux plaques de moyenne épaisseur placées bout à bout. - La figure 4 représente un autre mode d'assemblage de deux plaques à souder de forte épaisseur bout à bout selon un rainurage en U. - la figure 5 représente une variante d'assemblage de deux plaques de faible épaisseur soumises à l'action de sollicitation s'exerçant dans le plan jointif des plaques. - La figure 6 représente en vue longitudinale l'ensemble d'une résistance chauffante et de sa gaine isolante destinée au soudage de feuilles minces. - La figure 7 représente une coupe transversale suivant li pratiquée dans cette gaine. Tel qu'il est représenté en figure i, l'élément de soudage est constitué d'une résistance chauffante i, caractérisée en ce que le fil conducteur la constituant est façonné de façon à réaliser une sinusoide aplatie, l'axe de laquelle peut être linéaire ou disposé selon un périmètre curviligne ou polygonal fermé. Au moment de la mise en chauffe de la résistance, la dilatation s'effectue uniquement selon les flèches f. Dans le cas d'une opération de soudage de deux plaques minces représentée en figure 2, l'élément linéaire de résistance chauffante i est intercalé entre les pièces à assembler et lten- semble est maintenu sous-pression pendant la durée de l'opération de soudage. Dans le cas d'assemblage bout à bout de plaques de moyenne et de forte épaisseur, les champs de celles-ci peuvent être usinés suivant différents profils tels que chevrons (figure 3) ou rainure et languette (figure 4). L'éleJest de résistance 1 est alors façonné à partir de sa forme primitive selon une forme conjuguée avec les surfaces d'assemblage, par pliage des parties transversales de la sinusorde : ainsi la résistance peut se présenter selon un profil en V, en U à base droite Us en U à base ronde. Les extreltités libres de ltélément de résistance connectés à une source d'énergie électrique de soudage comportant soit un auto-transformateur, soit un variateur électronique, sont alimentées pendant un temps déterminé par un courant dont l'intensité est contrôlée au moyen d'un ampèremètre, le contrôle de temps pouvant être effectué au moyen d'une minuterie par exemple. Ces sécurités peuvent être doublées d'un contrôle visuel sur les extrémités débordantes de la résistance. Dans tous ces types d'assemblage pré-cités, l'élément de soudage reste incorporé dans 1 'ensemble réalisé. Le fil conducteur constituant l'élément de résistance peut être de section circulaire, ou aplatie, la dite section pouvant être d'origine ou être obtenue après façonnage de la résistance. la figure 5 représente une résistance dont la section aplatie du fil se présente de façon telle que sa plus grande dimension soit perpendiculaire aux faces jointives de l'assemblage. Après soudage, les plaques étant soumises à des sollicitations exercées parallèlement au plan jointif selon les flèches f', l'élément de résistance constitue un ancrage augmentant la résistance mécanique de la soudure. Les figures 6 et 7 représentent une variante d'utilisation de l'élément de sondage, lequel est logé dans une gaine isolante 2 constituée de fibres isolantes, fils de verre par exemple. Sur la face destinée à venir en appui avec les pièces à souder, la gaine 2 reçoit un revêtement d'une certaine épaisseur 3 à base de polytétrafluoréthylène par exemple, afin de permettre le chauffage de la pièce en matière plastique jusqu'à son point de fusion sans risque d'adhérence après refroidissement. Sur la face opposée, la gaine est revStue d'un élastomère silicone 4, d'une certaine épaisseur qui permet de répartir et maintenir une pression élastique sur les éléments à assembler, L'ensemble de ces constituants est logé dans une rainure 5 exécutée dans une monture métallique 6 de façon telle que la partie de l'élastomère 4 en saillie puisse permettre un écrasement suffisant. La monture métallique s'adapte à une presse mécanique, hydraulique ou pneumatique ; elle assure le refroidissement de l'élément soudant et peut, à cet effet, être équipée d'un dispositif de réfrigération, par circulation d'eau par exemple, afin de réduire les temps entre chaque opération. La monture métallique peut être de forme linéaire ou curviligne fermée. La gaine de tissu de verre permet à la résistance d'effectuer de légers déplacements latéraux dus à la dilatation du fil chauffé en évitant une action sur ltélastomère silicone dont elle est désolidarisée. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement au mode de réalisation de ses différentes parties spécialement indiquées, mais elle embrasse, au contraire, toutes les variantes possibles en particulier pour la forme, les dimensions, la disposition de certains éléments intervenant dans sa réalisation à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications contenues dans la présente description. C'est ainsi que le dispositif permet également l'assemblage de deux éléments plastifiés, la liaison s'effectuant uniquement par le soudage des revêtements de matière plastique entre eux : cette variante s'applique notamment dans l'exécution de citernes ou réservoirs devant contenir des produits corrosifs et dans lesquels aucune partie métallique ne doit être en contact avec le contenu. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas ou il doit être procédé à la soudure de deux éléments en matière plastique. I1 permet entre autres la soudure de deux feuilles ou de deux plaques de matière plastique entre elles, ainsi que la soudure d'une feuille sur une plaque plus épaisse ou sur une pièce moulée. De même, peut être exécutée la soudure d'un tissu plastique sur une matière plastique, la soudure d'une feuille de plastique sur un métal préalablement plastifié ainsi que l'assemblage de deux éléments plastifiés par soudage des revêtements de matière plastique entre eux. - REVEEDICATIONS 1.- Elément de soudage pour matériaux thermoplastiques et thermoscellables en feuilles minces ou en plaques selon le procédé de liaison sans apport, caractérisé en- oè qu'il permet de réaliser des soudures étanches et de bonne résistance mécanique tout en évitant les déformations causées par les dilata tions des éléments chauffants, lesquelles soudures peuvent être planes, curvilignes, circulaires ou annulaires en V ou en U ou de tout autre type, selon les surfaces jointives des pièces à assembler. 2.- Elément de soudage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément chauffant est une résistance électrique de longueur appropriée à la longueur de soudure à réaliser, dont le fil la constituant est formé dans un plan selon une sinusorde aplatie, les dilatations créées par la mise en chauffe de la dite résistance ##effectuant uniquement dans le sens transversal conservant à l'élément chauffant une longueur constante. 3.- Elément de soudage selon les revendications 1 et 2, prises ensemble, caractérisé par le fait qu'il permet la réalisation de tous types d'assemblage par soudage, à recouvrement ou bout à bout, avec perte in situ de la résistance chauffante, laquelle est toujours située dans le ou les plans jointifs des pièces à assembler. 4.- El#nt de soudage selon les revendications 1, 2 et 3, prises ensemble, caractérisé par le fait que la résistance chauffante est façonnée selon un profil conjugué avec les surfaces d'assemblage, en U ou en V, par pliage des parties transversales de la sinusoïde. 5.- Elément de sondage selon les revendications i, 2, 3 et 4, prises ensemble, caractérisé par le fait que la résistance constituant l'élément chauffant est un fil de section circulaire. 6.- Elément de soudage selon les revendications 1, 2, 3 et 4, prises ensemble, caractérisé par le fait que la résistance constituant l'élément chauffant a unesection o longue/par aplatissement du fil de sectioicirculaire d'origine, après formage de la sinusoide. 7.- Elément de soudage selon les revendications 1, 2, 3 et 4 prises ensemble,caractérisé par le fait que la résistance constituant l'élément chauffant a une section oblongue s 'apparentant à un ruban, obtenue par tréfilage, lequel ruban placé sur champ et formé selon une sinusoide aplatie constitue un ancrage mécanique dans le cas de soudures soumises à des sollicitations s'exerçant parallèlement au plan jointif des pièces assemblées0 8.- Elément de soudage selon les revendications 1 et 2, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la résistance constituant l'élément chauffant est logée dans une gaine constituée de fibre isolante, laquelle gaine permet les déplacements latéraux de la dite résistance. 9.- Elément de soudage selon les revendications 1, 2 et 8, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que B moyen permettant d'éviter l'adhérence après refroidissement des matériaux assemblés avec le dit élément de soudage est une application de faible épaisseur de polytétrafluoréthylène réalisée sur la face de la gaine destinée à venir en contact avec les matériaux à assembler. 10.- Elément de soudage selon les revendications 1, 2, 8 et 9, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la face antérieure de la gaine et les champs de celle-ci comportent un revêtement par vulcanisation d'un élastomère silicone en liaison avec une monture métallique, lequel revêtement assure des pressions de contact élastiques, compensant les irrégularités d'épaisseur ou les défauts de planéité des pièces à assembler.