Brevet FR2235784A1 — publié le 19750131

L'invention a pour objet de nouveaux articles en matière plastique, constitués essentiellement par au moins deux pièces assemblées suivant leur surface de joint commune, et plus précisément par de telles pièces qui offrent ensemble une épaisseur sensible au droit de cette surface de joint, de l'ordre du centimètre pour fixer les idées. Jusqu a présent, de tels articles étaient difficiles è réaliser, surtout lorsque, de surcroît, les pièces a assembler sont destinées a fournir un objet creux, car, dans ce cas, ltinaccessibilité de l'intérieur, du moins son accessibilité limitée, rend la tâche d'assemblage encore plus ardue. Une telle situation se présente, par exemple, lorsqu'il s'agit d'assembler des demi-coquilles en matière plastique destinées è former un élément chaussant, comme par exemple un chausson pour chaussure de ski, propre è etre interposé entre cette chaussure et la chaussette au contact de la peau. Les modes d'assemblage jusqu'à présent employés consistent à avoir recours à des artifices de collage, mais de telles opérations sont longues à terminer, donc peu économiques, donnent des articles mal "finis", et surtout dans lesquels la surface de collage n'a pas une résistance suffisante, en particulier lorsque 11 article chaussant est destiné a un skieur de compétition et est soumis, par suite, a des efforts sévères. Un autre mode d'assemblage fait appel a des organes mécaniques (boutons, agrafes, clips), mais, la encore, la solution n'est pas satisfaisante, notamment parce que l'article chaussant présente des surépaisseurs qui peuvent gener, voire blesser le skieur, et aussi parce que la "résistance d'assemblage" de l'article s'avère insuffisante dans la plupart des cas Il était donc très souhaitable de trouver un moyen simple et économique d'assurer une solidarisation intime et robuste des deux pièces à assembler, de façon à obtenir un article "comme s'il était d'une seule pièce", doué par conséquent de toutes les propriétés physiques et mécaniques attachées à une structure pareillement homogène. La présente invention a pour objet des articles du genre en question qui satisfont à cette particularité et répondent, par conséquent, mieux que les articles existant jusqu a présent, aux desiderata de la pratique. Elle consiste en ce que les nouveaux articles, constitués par au moins deux pièces assemblées entre elles suivant leur surface de joint commune, au droit de laquelle elles présentent au total une épaisseur sensible (de l'ordre du centimètre), sont caractérisés par le fait que ces deux pièces sont réunies par soudure autogène sur cette surface, c'est-è-dire dans l'intimité de la matière constitutive et sans apport de substance étrangère. Pour ce qui est de l'un des procédés pour obtenir de tels articles, il est caractérisé en ce qu'on fait traverser, par des courants à haute fréquence (HF en abrégé, ci-après), transversalement à la surface-de joint commune, des exten sions, suivant cette surface, sur un côté au. moins des deux pièces à assembler, lesdites extensions présentant une épaisseur pour laquelle elles sont perméables à ces rayons, et ce tout en permettant auxdits courants d'être dérivés en partie à travers ces pièces, au droit de leur surface de joint commune, jusqu'à venir y mélanger intimement les régions voisines des deux pièces, puis, qu'après refroidissement, on arase lesdites extensions au profil des pièces alors solidarisées par soudure. Selon un autre procédé pour obtenir de semblables articles, substantiellement creux, on fait traverser par des courants HF, parallèlement à la surface de joint. commune, les épaisseurs des pièces à assembler et au moins un élément perméable à ces courants rapporté provisoirement à l'intérieur desdites pièces, au niveau de ladite surface, jusqu a ce que, là encore, lesdits courants viennent souder les régions voisines des deux pièces. Enfin, on peut combiner à la fois ces deux procédés, en mettant en oeuvre le premier tout en prévoyant des moyens pour accentuer le passage des courants HF au niveau de la surface de joint, notamment en disposant, en dehors de cette surface, des moyens qui respectivement sont peu perméables ou tres perméables au passage de ces mêmes courants HF, suivant que ces moyens sont disposés du coté, ou du coté opposé, du passage desdits courants. En opérant de cette façon, et surtout si on presse les pièces l'une contre l'autre en même temps, on parvient à obtenir dans les parties des pièces à assembler situées au droit de la surface de joint, une intensité et une densité de courants HF telles qu'on atteint un échauffement suffisant pour provoquer un ramollissement du polymère constitutif des deux pièces, amenant une véritable soudure "autogène" de ces deux pièces entre elles, ce que démontrent avec certitude divers examens courants, physiques, chimiques et physico-chimiques, du polymère, dans la zone de la surface de joint commune. Quant aux appareillages pour mettre en oeuvre de tels procédés, ils résulteront avec clarté de la description qui suit, donnée à titre indicatif, avec référence au dessin annexé où sont montrés, suivant 1 invention - en figure 1, et en plan, des pièces en demi-coquilles,.quasi symétriques, destinées à être assemblées suivant leur plan de joint commun, pour former un chausson.de ski - en figure 2, en coupe transversale II-II, suivant le coup de pied, les deux demi-coquilles de la figure 1, lorsqu'adaptées l'une contre l'autre suivant leur plan de joint commun ;; - en figure 3, suivant même coupe transversale qu'en figure 2, mais à plus grande échelle, un détail du montage selon axe même figure 2 - en figure 4, suivant coupe transversale analogue, un autre appareillage pour assembler deux demi-coquilles - en figure 5, enfin, en perspective, et à ecielle réduite, un chausson terminé. Comme montré en figure 1, un chausson pour chaussure de ski doit être obtenu à partir de deux demi-coquilles 1 et 2 s'appliquant exactement suivant leur plan de joint commua 3. Ces deux demi-coquilles ont été préalablement établies par moulage sous gélification par courants HF, de chlorure de polyvinyle expansable, fluide ou pulvérulent, à partir d'un moule en polymère à base de silicone très peu perméable aux courants HF, mais dont la masse présente une conductibilité à ces courants accrue en certains endroits par adjonctions judicieuses de particules métalliques, ainsi qu'il est décrit par exemple dans la demande de brevet français 72.23642 déposée le 27 Juin I972 pour "Perfectionnement aux procédés de moulage par haute fréquence de matières synthétiques". Conformément à l'invention, ainsi qu indiqué en figure 1, on a fait venir de moulage, au niveau du plan de joint 3, sur les pièces 1 et 2 à assembler, des collerettes périphériques 4, dont les faces en regard sont au niveau du plan de joint. Des électrodes en laiton 5, pour l'amenée des courants HF, par l'entremise de conducteurs 6 en-feuilles de clinquant liées au générateur de courants HF (non représenté), entourent extérieurement, et perpendiculairement au plan de joint 3, celles des parties 1 et2 du chausson qui sont à solidariser. Ces électrodes 5, qui sont déplaçables perpendiculairement au plan de joint 3, peuvent être amenées au contact des collerettes 4. Elles sont, à leur extrémité de contact, taillées en biseau 7 du côté de la jonction des collerettes avec les parois des pièces 1, 2. Dans l'angle ainsi formé par le biseau 7 d'électrode et la collerette 4 correspondante, est disposé un anneau 8 en forme de coin, qui vient s'appliquer étroitement à la fois d'un côté et d'un autre, sous l'effet de ressorts 9 (figure 3). Ce coin est en une matière offrant à la fois une faible conductibilité aux courants HF et une bonne résistance thermique, par exemple en un haut polymère à base de silicone, en polytétrafluoréthylène ou en superpolyamide thermostable. On a, par ailleurs, lors de la mise en place de l'ensemble, appliqué, perpendiculairement au plan de joint, contre les faces internes des pièces 1 et 2 avoisinantes et alignées, un ruban adhésif 10 en aluminium relié à la masse (cf. figures 2 et 3). Ou bien on a disposé, à l'intérieur du chausson, avant de mettre en position ses éléments constituants, un noyau 11 en une matière plastique mauvaise conductrice des rayons HF et de bonne tenue à la chaleur (cf. plus haut, exemples cités) qui camporte une ceinture 12 en aluminium ou en laiton, elle aussi reliée à la masse Le noyau est#de forme telle qu'il peut être bien assujetti en position à intérieur des pièces 1 et 2, et qu'alors la ceinture 12 se trouve perpendi culaire au plan de joint 3 et en regard des faces internes des pièces 1 et 2, c'est-a-dire dans une situation analogue au ruban 10 (cf. encore figures 2 et 3). Ou bien on a recours à ces deux dernières dispositions simultanément. D'une manière ou d'une autre, le passage des courants HF, à traverstles conducteurs 6 et les électrodes annulaires en forme 5, provoque un échauffement de la matière plastique jusqu' à son point de ramollissement ou de fusion, échauffe- ment qui entraîne une soudure intime autogène des faces, en regard sur le plan de joint, non seulement des collerettes 8, mais- aussi des pièces 1 et 2 ellesmimes. Et cela, grâce à la dérivation naturelle de ces courants, mais grâce surtout aux moyens de "déportation" plus haut indiqués qu'on a mis en oeuvre. Quand on juge l'opération achevée, on interrompt le passage des courants HF, laisse refroidir, sépare le chausson d'avec les divers éléments rapportés (électrodes, anneaux en coin, ceinture intérieure, etc.) et arase les collerettes 4 au profil extérieur des deux demi-coquilles 1, 2. On dispose ainsi d'un chausson pour chaussure de ski (cf. figure 5) comme s'il était établi "d'une seule pièce", ##est-à-dire offrant une bonne homogénéité de structure dans la zone du plan de joint, ainsi qu'en attestent des examens scientifiques conventionnels appropriés. Un tel chausson est d'une présentation impeccable et il procure toute satisfaction au porter, même dans#des conditions sévères. On va maintenant donner les caractéristiques techniques essentielles de l'appareillage qui permet d'obtenir un tel article - chausson pour pointure 8 - matière ; PVC pulvérulent, avec agent d'expansion usuel ; - épaisseur : 10 mm ; - pourtour suivant plan de joint : 50 cm environ - collerettes : . épaisseur 4 mm, largeur 5 zm ; - générateur de courant HF : puissance 3 KW, fréquence 27.mégacycles - électrodes : . nature : laiton, épaisseur : 5 mm, . longleur : pourtour suivant plan de joint, biseau à 450 - anneaux en coins :. nature : polytétrafluoréthylène (PTF) marque "TEFLON", angle de contact : 45 , longueur : comme électrodes - ceinture rapportée contre demi-coquilles.: . nature : cuivre; épaisseur : 0,5 mm, largeur : 2 cm, reliée à la masse ; - ceinture rapportée sur noyau intérieur (même PTF) :. nature : laiton, ~ épaisseur : 0,5 mm, largeur : 2 cm, reliée à la masse ; - pression d'application des deux demi-coquilles l'une sur l'autre : 3 à 2 5 Kg/cm ; - durée de passage des courants HF : 3 secondes ; - température maximum approximative atteinte dans la masse du plan de joint : 130 à 1500 - maintien de la pression entre les demi-coquilles :15 secondes - durée de refroidissement : une minute. On peut aussi avoir recours à un autre appareillage comme représenté figure 4 : les deux demi-coquilles I et 2 sont à assembler suivant leur plan de joint 3. L'électrode 5 est disposée extérieurement, à la périphérie et en regard de ce plan. A l'intérieur des deux demi-coquilles est montée, de manière provisoire, une plaque d'aluminium 13, en forme, dont le pourtour se présente en regard de ce même plan de joint. Sur chaque demi-coquille est rapporte un moule 14, et une force F est appliquée sur chaque moule de façon à presser l'un contre l'autre ces deux moules, et, du même coup, les deux pièces à assembler aussi. Lorsque l'on met le générateur en marche, les courants HF pénètrent dans les parties voisines des demi-coquilles en contact sur leur plan de joint, la matière plastique s'y échauffe jusqu a se ramollir suffisamment pour aboutir à un mélange intime de ces parties, 'est-àdire pour provoquer, en finale, après refroidis- sement, une véritable soudure des deux demi-coquilles entre elles. Après avoir démonté tout l'ensemble, on dispose, là encore (cf. figure 4), d'un chausson de ski tout à fait satisfaisant à la présentation et à l'usage. Il doit être souligné pour terminer que le soudage par courants HF de ma tières plastiques est une opération bien connue, qui se pratique couramment. Mais jusqu a présent elle a toujours été effectuée sur des articles très minces, tels que films et pellicules, parce qu'on ne savait pas provoquer ce genre de liaison, du fait d'un échauffement thermique insuffisant, au-delà d'une épaisseur de quelques dixièmes de millimètres. REVENDICATIONS 1/ Article en matière plastique, constitué par au moins deux pièces assemblées entre elles suivant leur surface de joint commune, au droit de laquelle elles présentent au total une épaisseur sensible, caractérisé par le fait que les deux pièces sont réunies, assemblées par soudure autogène sur cette surface. 2/ Article selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est cons titué par du polychlorure de vinyle expansé. 3/ Article selon revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il constitue un chausson pour chaussure de ski. 4/ Procédé d'assemblage de pièces en matière plastique par passage transversal, à travers ces pièces, de courants HF, en vue de l'obtention d'un article selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on fait traverser par des courants HF, transversalement à la surface de joint commune, des extensions, suivant cette surface, sur un coté au moins, des deux pièces à assembler, lesdites extensions présentant une épaisseur pour laquelle elles sont per méables à ces rayons, et ce tout en permettant auxdits courants d'être dérivés en partie à travers ces pièces, au droit de leur surface de joint commune, jus qu a venir y mélanger intimement les régions voisines des deux-pièces, puis, qu'après refroidissement, on sépare l'article obtenu d'avec son environnement et arase lesdites extensions au profil des pièces alors solidarisées par soudure. 5/ Procédé selon revendication 4, caractérisé par le fait que, de surcroît; on prévoit des moyens pour accentuer le passage des courants HF au droit de la surface de joint commune des deux pièces à assembler. 6/ Procédé selon revendication 5, caractérisé par le fait qu'extérieurement aux lieux de passage des courants HF, on interpose un obstacle au passage desdits courants. 7/ Procédé d'assemblag#e de pièces en matière plastique par passage, à travers ces pièces, de courants HF, en vue de l'obtention d'un article substantiellement creux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on fait traverser,-par de tels courants, parallèlement à la surface de joint commune, les épaisseurs des pièces à assembler et au moins un élément perméable à ces courants, rapporté provisoirement à ltinterieur desdites pièces, au niveau de ladite surface, jusqu a ce que lesdits courants viennent mélanger intimement les régions voisines des deux pièces, puis qu'après refroidissement, on sépare l'article obtenu d'avec son environnement. 8/ Procédé selon l'une des revendications 5 à 7 caracterise par Le fait que, simultanément au passage des courants HF, on presse l'une contre l'-autre les deux pièces à assembler sur leur surface de joint. 9/ Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 5, caracterisé par le fait que, de part et d'autre d'au moins deux languettes comportées, au niveau de leur surface de joint commune, par chacune des pièces a assembler, sont disposées au moins deux électrodes reliées à un générateur des courants HF. 10/ Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 7, caractérisé par le fait qu'extérieurement aux pièces à assembler, au moins une électrode d'amenée des courants HF, et, intérieurement > l'élément métallique mis à la masse, sont disposés l'une et l'autre périphériquement, au niveau de la surface de joint commune. 11/ Appareillage selon revendication 10, caractérisé par le fait que ltele- ment métallique est une ceinture rapportée sur un noyau non facilement perméable aux courants HF. 12/ Appareillage selon revendication 10, caractérisé par le fait que ltele- ment métallique constitue le pourtour d'une plaque de même métal dont l'aire est substantiellement celle de l'intérieur de la surface de joint.