Brevet FR2272812A1 — publié le 19751226

La présente invention concerne un procédé pour souder les objets en résine thermoplastique, et plus parti culirement pour souder un organe de fermeture sur un organe e corps la matière dont est fabriqué chacun desdits organes étant une résine thermoplastique. En général, les matières i base de rétines thermo- plastiques telles que les polymères de styrène peuvent etre réunies par plusieurs procédé, par exemple en utilisant des solvants mutuels, ou par un type quelconque de fusion à chaud. Cependant, les solvants sont normalement inflammables, ce qui constitue un danger, et aussi les traces résiduelles d'un solvant peuvent constituer un inconvénient lorsque la matière à base de résine doit venir en contact avec des produits alimentaires. Le soudage à chaud peut être utile, notamment lorsqu'une résine thermoplastique doit être fixée sur un substrat différent, tel que du papier ou du carton, mais le soudage à chaud d'une surface de résine thermoplastique sur une deuxième surface de résine thermoplastique exige un degré important de réglage de la chaleur et de la pr#ession, ainsi que l'utilisation d'un équipement spécial. Un procédé pour produire le soudage, qui élimine un nombre des problèmes ci-dessus mentionnés, a été réalisé.. Par conséquent, la présente invention concerne un procédé pour effectuer le soudage entre un organe de corps et un organe de fermeture, lesdits organes étant fabriqués à partir d'une matière a base de résine thermoplastique, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un organe de corps essentiellement cylindrique ayant au moins une extrémité ouverte et ayant w1 épaulement sur la surface intérieure de l'organe de corps adjacente à 11 extrémité ouverte, et un organe de fermeture comprenant un disque ayant sur une face, à la périphérie, une surface r#)1aire de soudage et, sur la face opposée, une paroi périphérique, les dimensions des différentes parties de 11 organe de fermeture étant telles que l'organe de fermeture soit agencé pour s'embotter à l'intérieur de l'extrémité ouverte de l'organe de corps, ltépaulement étant en contact avec la surface de soudage et la paroi en coincidence exacte avec la surface intérieure de l'organe de corps ; à emboîter l'organe de fermeture dans l'organe de corps de manière que la surface de soudage de l'organe de fermeture vienne en contact avec l'épaulement de 11 organe de corps et que la paroi de l'organe de fermeture soit en coincidence exacte avec la surface intérieure de l'organe de corps entre l'épaulement et ltextré- mité ouverte ; à maintenir l'organe de fermeture en contact avec organe de corps dans la région de la surface de soudage et de l'épaulement en contact mutuel ; et à déformer, au moyen de chaleur et de pression appliquée, les portions en contact de la surface intérieure de l'organe de corps et de la paroi de l'organe de fermeture afin de produire dans ces deux organes une déformation en forme de crête annulaire continue. La matière à base de résine thermoplastique peut être, par exemple, un polymère ou copolymère de styrène, un polyearbonate, du nylon renforcé ou non renforcé, du polyéthylène, du polypropylène, ou du "Noryl". On préfère les polymères et les copolymères du styrène, par exemple les polystyrènes modifiés par du caoutchouc (à haute résistance aux chocs) les copolymères styrène-acrylonitrile > et les copolymères acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). Le procédé de soudage peut être appliqué à un récipient thermoplastique, tel qu'un pot, un bocal, une Jarre pour contenir des produits alimentaires tels que du fromage ou de la margarine, ou à une bouteille ou similaire pour contenir un liquide tel qu'un jus de fruit, du vin ou de l'huile comestible. L'utilisation d'un récipient n'est pas limitée aux produits comestibles, et le procédé de soudage peut être appliqué par exemple aux récipients pour contenir des peintures, des huiles, de l'essence ou des- produits de nettoyage.Comme-variante, il n'est pas nécessaire que l'organe de corps soit un récipient en tant que tel, mais il peut être, par exemple, ouvert aussi à l'autre extrémité, éventuellement adapté pour recevoir un raccord, par. exemple en matière plastique, bois ou métal, une telle application pouvant être indiquée dans le domaine des aspirateurs de type cylin-' drique ou des boites en matière plastique pour autres appareils ménagers ou pour autre équipement de la même manière, l'organe de fermeture peut avoir une ouverture, c'est-à-dire dans le disque, ladite ouverture pouvant être grande ou petite par rapport au disque et pouvant être adaptée par exemple pour recevoir un bouchon amovible d'un type quelconque. L'épaulement et la surface de soudage sont adaptés pour coopérer lorsqu'ils sont maintenus ensemble sous pression afin-de produire unesoudure étanche au joint. Cela peut être obtenu par tout procédé classique pour réaliser une telle soudure ou étanchéité. Par exemple, l'épaulement et la surface de soudage peuvent être de forme plane ou peuvent avoir toutes les courbures convenables qui stémbottent Il est cependant préférable que les surfaces soient munies de structures coopérantes à rebord et gorge ; ainsi, une réalisation préférée serait l'adoption d'un rebord annulaire sur la surface de soudage et d'une gorge coopérante sur l'épaulement. Bien entendu, cette disposition peut etre inversée de sorte que l'épaulement porte le rebord et la surface de soudage porte la gorge. Dans une réalisation particulièrement avantageuse de ce type, le rebord et la gorge ont en coupe une forme en V, l'angle intérieur du rebord étant légèrement supérieur, par exemple de 10 à 50 supérieur à l'angle de la gorge. Lorsque les deux sont en contact, le rebord est forcé dans la gorge, de sorte que les faces de la gorge sont forcées vers l'extérieur pour recevoir le rebord, et lesdites parties sont maintenues en position pendant l'application des déformations aux parois de l'organe de corps et de l'organe de fermeture qui sont en contact. Comme variante, soit llépaule- ment soit la surface de soudage porte un rebord, tandis que l'autre surface en contact est plane, et les parties sont forcées ensemble de sorte que le rebord mord dans la surface plane et forme une soudure étanche, et de même, les parties sont maintenues ensemble sous pression permanente, tandis que les parois en contact de l'organe de corps et de l'organe de fermeture sont déformées comme spécifié ci-dessus. Dans une autre réalisation, la soudure entre l'organe de corps et l'organe de fermeture est obtenue en prévoyant une bague en caoutchouc (par exemple en "Neoprenett) placée entre la surface de soudage et l'épaulement, et les parties sont forcées ensemble pour comprimer la bague, puis la phase de déformation est appliquée aux portions de paroi. Dans une telle réalisation, la surface de soudage et l'épaulement peuvent avoir l'une quelconque des configurations mentionnées ci-dessus. L'organe de corps peutêtre muni d'organes de fermeture aux deux extrémités, mais il est souvent avantageux d'appliquer un organe de fermeture par le procédé de l'invention, à l'une des extrémités d'un organe de corps, l'autre extrémité étant soit ouverte, soit fermée, en fonction de l'utilisation à laquelle l'objet fini est destiné, comme indiqué plus haut. La déformation des portions opposées des parois de l'organe de corps et de l'organe de fermeture afin d'obtenir la crête annulaire continue peut être réalisée par tout moyen approprié, tel que par l'application d'une molette ayant un profil approprié, que lton fait tourner autour des portions de parois appropriées ou contre laquelle on fait tourner l'organe de corps tandis que la molette est maintenue en position, sauf pour son mouvement de rotation. Un autre procédé implique un dispositif de serrage comprenant deux matrices coopérantes agencées pour appliquer une déformation aux parois, et qui peuvent être appliquées sur les parois afin de déformer simultanément toutes les parties de la circonférence.En variante, ledit dispositif peut déformer seulement une partie et peut être soit déplacé autour de la circonférence des parois, soit maintenu fixe, tandis que l'on fait tourner l'organe de corps lui-meme pour achever la déformation annulaire nécessaire. La déformation peut tre telle que les parois soient déformées radialement vers l'intérieur, mais du point de vue d'une application facile, il est souvent préfdrable que les dé#ormations s'étendent radialement vers l'extérieur. Il est bien entendu nécessaire que les parois soient déformées pendant que la matière thermoplastique dont sont fabriqués les organes de corps et de fermeture est ramollie par la chaleur et cela peut être fait par un traitement thermique séparé, par exemple par un dispositif de chauffe ciroulaire, adjacent aux parois. En variante, le dispositif produisant les désormations et à l'aide duquel on applique la pression peut eAtre#chauffé, bien que cela puisse signifier que I'app;;ication de la déformation soit quelque peu plus lente que dans le cas où l'on utilise une opération séparée de chauffe. Xuel que soit le procédé utilisé lors du refroidissement, la surface intérieure de l'organe de corps et la paroi de l'or- gane de fermeture restent bloqués ensemble par suite des déformations.En plus, il peut se produise un processus "dlagblomé- ration" par lequel les portions adjacentes de l'organe de corps et de l'organe de fermeture constituant les déformations fusionnent ensemble sous l'effet de la chaleur; l'apparition de ce processus dépend de la quantité de chaleur et de la pression appliquées pour produire les déformations, en liaison avec les propriétés physiques de la matière à base de résine thermoplastique en question, mais, si on le désire, "l'agglomération" peut être facilement obtenue. L'organe de fermeture peut être un disque plat, ou un disque qui, en position, puisse être bombé vers l'exté- rieur ou vers l'intérieur. Bien qu'il ne soit pas nécessaire que l'organe de fermeture soit constitué de la même matière que l'organe de corps, cela est d'habitude désirable pour la compatibilité et l'application facile des déformations. La déformation produit au moins une crête annulaire autour des parois de l'organe de fermeture et de l'organe de corps mais, bien qu'une seule crête soit parfois adéquate, il est préférable d'avoir au moins deux crêtes annulaires, afin de réaliser une soudure solide et de rendre encore plus résistante la structure, dans son ensemble. On peut utiliser plus de deux crêtes. La déformation peut avoir toutes dimensions appropriées en fonction de l'épaisseur des parois des organes, de corps et de fermeture, mais il est usuellement préférable que la paroi déformée vers l'extérieur ait une déformation d'une profondeur supérieure à 1 mm, mais inférieure à l'épaisseur de la paroi. il est naturel que, de manière similaire, la paroi déformée vers l'intérieur ait une déformation qui mesure au moins 1 mm, mais qui soit inférieure à l'épaisseur de la paroi, à partir de la surface de la paroi. Les épaisseurs à donner aux parois de l'organe de fermeture et de l'organe du corps sont largement une question de choix, en fonction de l'utIldsation finale envisagée, mais en pratique ces épaisseurs sont de 0,5 à 10 mm, et de préférence de 1 à 5 mm, par exemple des épaisseurs d'environ 1 ou 2 mm, et usuellement les épaisseurs sont essentiellement les mêmes à cet égard. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente une soudure réalisée par le procédé selon l'invention. La figure 2 représente un procédé pour appliquer les déformations. Sur la figure i (en coupe), un organe de corps 1 est muni en un point adjacent à son extrémité ouverte d'un épaulement intérieur 2, dans lequel a été pratiquée une entaille 3. A l'intérieur de l'extrémité#ouverte de l'organe de corps se trouve un organe de fermeture 4 ayant la forme d'un disque, avec une paroi périphérique 5 autour de sa face orientée vers l'extérieur et un rebord annulaire 6 autour de la périphérie de la face orientée vers l'intérieur. Les dimensions du rebord sont telles que ledit rebord s'engage dans l'entaille 3 et que l'organe de fermeture forme dans cette zone une soudure avec l'élément de corps. La paroi périphérique de l'organe de fermeture est en coIncidence exacte avec la paroi de l'organe de corps au-dessus de l'épaulement et présente deux déformations annulaires Y 7 s'étendant radialement vers l'extérieur, épousées par deux déformations 8 situées dans les positions correspon dantes sur la paroi de l'organe de corps, et ces déformations stétendent tout autour des parois pour former des anneaux ferais . La figure 2 illustre en coupe une partie d'un mécanisme à l'aide duquel peuvent être produites les déformations. La figure 2 montre une partie de la paroi 9 d'un organe de fermeture, qui est en coincidence exacte avec la paroi 10 d'un organe de corps. Une matrice intérieure 11, ayant un profil muni de deux protubérances annulaires, est amenée en contact avec la paroi 9 de l'organe de fermeture. En même temps, une matrice extérieure correspondante 12, munie de creux correspondant exactement aux protubérances sur la matrice il (ou molette) est amenée en contact avec la paroi 10 de l'organe de corps. Lesdites matrices sont appliquées simultanément à toutes les parties des parois. A l'utilisation, les parois de l'organe de fermeture et de l'organe de corps sont ramollies par la chaleur à l'aide d'un dispositif de chauffe annulaire (non représenté), et la matrice intérieure 11 ainsi que la matrice extérieure correspondante 12 sont déplacées l'une vers autre de manière que la matrice intérieure vienne en contact avec la paroi 9 et que la matrice extérieure vienne en contact avec la paroi 10. On continue à déplacer lesdites matrices jusqu a ce que les parois 9 et 10 soient déformées pour épouser exactement les configurations de la matrice intérieure et de la matrice extérieure. De cette manière, une déformation est appliquée uniformément autour des parois pour former des crêtes et des creux annulaires qui stembottent. En même temps un certain degré "d'agglomération1, (ou de fusion thermique partielle) se produit entre l'organe de fermeture et organe de corps dans la zone où lesdits organes ont été en contact pendant l'opération de déformation. Le procédé selon l'invention ne concerne pas son application aux tonneaux pour liquides sous pression, parti eulièrement les tonneaux pour bière. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour effectuer le soudage entre un organe de corps et un organe de fermeture, lesdits organes étant fabriqués à partir d'une matière à base de résine thermoplastique, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un organe de corps essentiellement cylindrique ayant au moins une extrémité ouverte et ayant un épaulement sur la surface intérieure de l'organe de corps adjacente à l'extrdmitd ouverte, et un organe de fermeture comprenant un disque ayant sur une face, à la périphérie, une surface annulaire de soudage et, sur la face opposée, une paroi périphérique, les dimensions des différentes parties de ltorgane-de fermeture étant telles que l'organe de fermeture soit agencé pour stembotter à l'intérieur~de l'extrémité ouverte de l'organe de corps, l'épaulement étant en contact avec la surface de soudage et la paroi en coIncidence exacte avec la surface intérieure de organe de corps;à embêter l'organe de fermeture dans l'organe de corps de manière que la surface de soudage de l'organe de fermeture vienne en contact avec l'épaulement de l'organe de corps et que la paroi de l'organe de fermeture soit en coIncldence exacte avec la surface intérieure de l'organe de corps entre l'épaulement et l'extrémité ouverte ; à maintenir l'organe de fermeture en contact avec de corps dans la région de la surface de soudage et de l'dpau- lement en contact mutuel ~ et à déformer, au moyen de chaleur et de pression appliquée, les portions en contact de la surface intérieure de l'organe de corps et de la paroi de organe de fermeture afin de produire dans ces deux organes une déformation en forme de crête annulaire continue. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière à base de résine thermoplastique est un polystyrène modifié par un caoutchouc, un copolymère styrèneacrylonitrile ou un copolymère acrylonitrile-butadiène-styrène. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une molette ayant un profil approprié, que l'on fait tourner autour de la surface intérieure ramollie par la chaleur, de l'organe de corps et la paroi de l'organe de fermeture. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à I, caractérisé en ce que organe de corps est un récipient. ,- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que Organe de corps et l'organe de fermeture forment ensemble une partie de la botte d'on appareil d'équipement ménager. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans l'opération de déformation, on applique assez de chaleur et de pression pour réaliser l'agglomération de la surface intérieure de l'organe de corps et de la paroi de l'organe de fermeture au voisinage de la déformation.