Brevet FR2306061A1 — publié le 19761029

Parmi les lacunes d'une série de matières synthétiques thermoplastiques ou thermoélastique se range l'insuffisance de leur résilience sur barreau lisse et sur barreau entaillé. Il est fréquent que celle-ci amoindrisse la valeur de service de pièces façonnées fabriquées à partir de ces matières synthétiques et, dans bien des cas, il suffirait d'améliorer la résilience sur barreau entaillé de la zone bordante qui est particulièrement sollicitée, par exemple à l'occasion du montage de ces pièces dans leurs supports ou en cas de manipulation inadéquate. La présente invention a pour but de donner une meilleure résistance mécanique, dans leur zone bordante, à des pièces façonnées à partir des matières synthétiques en question. L'inconvénient d'une résilience insuffisante sur barreau entaillé à de nombreuses fins est typique, parmi les matières synthétiques d'importance industrielle, du polyméthacrylate de méthyle, des copolymères du méthacrylate de méthyle, du polystyrène et de l'acétobutyrate de cellulose - c'est-à-dire des matières synthétiques qui sont très largement utilisées comme "verres organiques". Entre autres applications possibles, on citera à titre d'exemple les coupoles d'éclairage, des éléments de luminaires, des hublots, des voyants ou regards et des vitrages sur les machines. L'accroissement de la résilience à l'entaille, aussi bien de disques plans que de pièces façonnées obtenus par déformation dans la plage thermoélastique, s'effectue de manière simple en chauffant au moins la zone bordante de l'objet en question jusqu'à l'établissement de l'état thermoélastique et en exerçant une pression dans cet état, de telle sorte qu'il se produise, lors d'une modification de forme de la matière produite par pression, une orientation des macromolécules au niveau de cette zone bordante. On sait que des matières synthétiques qui se présentent à l'état thermoélastique subissent, par étirage mono- ou biaxial, une orientation des macromolécules et que, dans ces conditions, les caractéristiques mécaniques, notamment la résilience sur barreau lisse et sur barreau entaillé, sont nettement améliorées. Pour ce faire, on fixe dans un support les matières synthétiques réchauffées jusqu'à ce que 11 état thermoélastique soit atteint et on procède à un étirage mono ou biaxial dans une mesure telle que le degré d'allongement se situe par exemple entre 40 et 100 %. La matière est maintenue dans cette condition jusqu a ce qu'elle soit refroidie. Les orientations produites par l'étirage sont alors figées par solidification et la déformation précédente est fixée. L'amélioration des caractéristiques mécaniques de la zone bordante, obtenue par l'exécution du procédé selon la présente invention, repose incontestablement sur le processus connu d'orientation moléculaire par étirage, mais on doit qualifier de surprenant le fait qu'un refoulement de la matière dans la zone bordante, produit par pression, donne lieu à un ordonnancement moléculaire interne dans une mesure telle qu'on obtient une augmentation notable de la résilience sur barreau entaillé. L'exécution du procédé selon l'invention sera illustrée à titre d'exemple par les figures 1 et 2. On se propose d'améliorer dans la zone bordante circonférentielle la résilience sur barreau lisse et sur barreau entaillé d'un disque 1 de polyméthacrylate de méthyle (POMMA) ayant un poids 6 6 moléculaire compris entre 2 x 106 et 3 x 106 et une épaisseur de 6 mm. Le disque 1, chauffé à 1800C, est placé entre les anneaux 2 et 3, l'anneau 3 présentant un bourrelet circonférentiel 4 de forme demi-circulaire en coupe transversale. Le rayon du cercle imaginaire mesure 4 mm. Les anneaux sont rapprochés l'un de l'autre sous une pression de 10 à 20 kp/cm2 jusqu a ce que le bourrelet 4 s'enfonce complètement dans le disque de PMMA 1, selon ce qui est représenté schématiquement sur la figure 2.Le disque de matière synthétique, extrait après refroidissement du dispositif de serrage, présente un renfoncement qui s'étend tout le long de son bord. La résilience à l'entaille de la zone bordante 5 s'est élevée d'une valeur initiale de 2 mmN/mm2 (mesurée d'après la DIS 53 453) à 3-4 mmN/mm2, tandis que la résilience sur barreau lisse (mesurée sur petit barreau normalisé d'après la DIN 53 453) est passée de 12 mmN/mm2 à 30 mmN/mm2. Il a déjà été mentionné que l'orientation des macromolécules, obtenue aussi bien avec le procédé connu d'étirage qu'en cas d'exécution du procédé selon l'invention, s'effectue à l'état thermoélastique de la matière synthétique. Au cas où la matière synthétique ne peut atteindre au chauffage que cet état, et non celui de la thermoplasticité, la gamme de température dans laquelle la matière synthétique est traitée dans le sens de la présente invention peut être choisie à volonté entre la température de vitrification et la décomposition thermique débutante. Cette remarque s'applique par exemple au polyméthacrylate de méthyle de poids moléculaire compris entre 2 et 3 x 106 qui a été cité à titre d'exemple, lequel peut être soumis au procédé de l'invention dans une gamme de température allant de 110 à 2000C.Par contre, si l'on utilise un polyméthacrylate de méthyle de poids moléculaire inférieur, qui peut être transformé par le procédé de l'extrusion ou du moulage par injection et qui présente un poids moléculaire inférieur d'environ une puissance de dix, c'est-à-dire par exemple un poids de 150 000 à 250 000, il faut respecter la gamme de température relativement étroite entre la température de vitrification (se situant entre 70 et 10000 selon le produit) et la température à laquelle l'état thermoélastique se transforme en état thermoplastique (comprise entre 150 et 20000 selon le produit). La pression à appliquer est choisie, pour la matière synthétique utilisée dans chaque cas particulier, en fonction de la température et en fonction de la profondeur de pénétration du bourrelet qui produit la déformation de la matière et, ce faisant, l'orientation moléculaire. Elle peut varier dans de 2 larges limites, mais doit être d'au moins 8 kp/cm2 dans le cas du polyméthacrylate de méthyle et d'au moins 5 kp/cm2 dans celui du polystyrène. l'outil de pressage qui produit la déformation de la matière dar.s la zone bardante peut avoir des formes multiples. Dans le mode de réalisation représenté sur les dessins, on a adopté la forme la plus évidente du bourrelet qui s'enfonce dans la matière synthétique, c'est-à-dire celle d'un bourrelet à section demi-circulaire. Le bourrelet peut aussi présenter la section d'un cercle partiel, il peut avoir une forme rectangulaire ou même trapézoïdale, auquel cas on devra évidemment éviter les contre-dépouilles. Dans certains cas, il peut être opportun de former deux ou plusieurs empreintes qui, de façon très générale, s'étendent parallèlement : par exemple, un second bourrelet pourrait s'étendre en position concentrique avec le bourrelet circulaire qui est représenté sur les figure 1 et 2. Un tel mode de réalisation du procédé est à conseiller dans tous les cas où il existe la possibilité que des forces intenses, par exemple des chocs d'outils a arêtes tranchantes ou similaires, agissent sur le bord. Le procédé de l'invention peut être combiné de manière simple avec des procédés connus de déformation de matières synthétiques à l'état thermoélastique, auquel cas les outils qui sont utilisés de toute façon ne doivent subir que des modifications négligeables. On illustera cela par exemple de la fabrication d'une coupole d'éclairage en polyméthacrylate de méthyle de poids moléculaire élevé, par le procédé du soufflage, selon ce qui est représenté sur la figure 3. Le disque de matière synthétique 1, chauffé à la tempe- rature de déformation, est placé dans un dispositif de façonnage qui se compose d'une partie supérieure 2 et d'une partie de serrage 3. Cette dernière partie présente un bourrelet circonférentiel 4 et la conduite 5 pour l'adduction d'air. Les parties 2 et 3 sont rapprochées de façon connue en soi et, dans ces conditions, le bourrelet 4 s'imprime dans la zone bordante du disque 1, de la manière représentée schématiquement sur la figure 2. A la suite de la fixation du disque de matière synthétique dans le moule, ce disque est transformé en la coupole voulue par soufflage. lie bourrelet 4 peut être également formé sur la surface désignée par 6. Une autre possibilité consiste à procéder à l'empreinte d'un second bourrelet qui s'étend de préférence parallèlement, en ce sens qu'un bourrelet tel que représenté est formé sur la partie inférieure 3 de l'outil et qu'un second bourrelet est prévu sur la surface 6, comme indiqué ci-dessus, en position décalée par rapport au premier bourrelet. ; Alors qu'il n'est pas rare que des coupoles d'éclairage ou des éléments de luminaire en forme de cuve, du type généralement utilisé jusqu'ici, se brisent au montage ou lors du remplacement des tubes fluorescents en raison de la sensibilité à l'entaille de leurs bords, les pièces façonnées améliorées conformément à l'invention se caractérisant par une résistance élevée, même en cas d'efforts inadéquats par choc. Cet avantage, qui améliore considérablement la valeur de service de ces pièces façonnées, est obtenu de manière simple, comme on vient de l'indiquer, en remplaçant la partie de serrage à faces planes et parallèles de l'outil couramment utilisé jusqu'ici par une partie qui présente le bourrelet 4 ou, le cas échéant deux bourrelets parallèles. -REVENDiCATiONS- 1. Procédé pour l'obtention de zones bordantes possédant une plus grande résilience sur barreau lisse et sur barreau entaillé, sur des pièces façonnées de matières synthétiques thermoélastiques et thermoplastiques, caractérisé en ce que la pièce façonnée est chauffée dans sa zone bordante jusqu'à l'établissement de l'état thermoélastique et est préssée dans cet état de sorte qu'il se produise, avec la déformation de la matière produite par la pression, une orientation des macromolécules. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une empreinte est gravée en creux dans la zone bordante de la matière synthétique qui se présente à l'état thermoélastique, par une forme correspondante de l'outil d'estampage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'outil de pressageprésente un bourrelet circonférentiel dans sa zone bordante. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bourrelet présente une section en forme de demi-cercle ou de cercle partiel. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement de l'invention est appliqué à des pièces façonnées de polyméthacrylate de méthyle ou de polystyrène. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pression de pressage se situe entre 8 et 300 kp/cm2 dans le cas du traitement de pièces façonnées en polyméthacrylate de méthyle ou en copolymères du méthacrylate de méthyle et entre 5 et 500 kp/cm2 dans le cas de pièces façonnées en polystyrène. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le traitement du bord selon l'invention est combiné avec le façonnage d'un disque d'une matière synthétique thermoplastique ou thermoélastique à l'état thermoélastique.