Brevet FR2299148A1 — publié le 19760827

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'articles élastiques, ainsi qu'à de tels articles, et elle concerne plus particulièrement des articles dans lesquels la matière élastomère est utilisée pour constituer une ou plusieurs parties élastiques de l'article. On peut utiliser de tels articles pour constituer des montures mécaniques générales amorties et également pour constituer des ressorts et pivots, etc. pour suspension. Ces articles comprennent de façon courante des éléments métalliques rigides liés à un élastomère approprié comme du caoutchouc, mais la fabrication de tels dispositifs demande beaucoup de main d'oeuvre, prend du temps et est coG- teuse en raison des difficultés de préparation adéquate des surfaces métalliques pour le processus de liaison. En outre, les techniques de fabrication utilisées pour les éléments métalliques limitent les structures que l'on peut fabriquer économiquement et la fiabilité des produits est souvent amoindrie par les effets sur la liaison de la corrosion et de la contamination en cours de fabrication. Selon un premier aspect de l'invention, un procédé de formation d'un article comprenant un élément en matière élastomère et au moins un élément en matière plastique qui lui est lié consiste à occuper une première cavité de moule par la matière élastomère ou la matière plastique, tandis que l'on remplit au moins une cavité de moule contigue secondaire par une pièce d'insertion brute rigide, à retirer la pièce d'insertion rigide et à remplir la cavité secondaire vide de matière plastique ou de matière éiastomère, à répéter l'opération de retrait de la pièce d'insertion et de remplissage par la matière plastique ou la matière élastomère comme il est requis jusqu'à ce que l'article en matière plastique et en matière élastomère soit achevé, et à retirer l'article du moule. Le procédé comprend un premier stade consistant à introduire mécaniquement un élément de matière plastique ou de caoutchouc préformé dans une première cavité de moule ou, en variante, a injecter la matière dans la cavité, et l'on notera que l'invention est destinée à embrasser l'injection dans la seconde cavité, ou les secondes cavités, de matières plastiques ou de matière à base de caoutchouc naturel ou synthétique non vulcanisé. Selon un procédé préférés on moule la matière plastique par injection sur la matière élastomère de façon à obtenir une liaison par fusion entre les éléments au moyen d'une pression de moulage et d'une température des matières prédéterminées, dépendant des matières effectives que l'on lie. Dans de tels cas, on obtient une liaison immédiate et l'article partiellement formé peut être retenu par cette liaison dans la cavité de moule pendant que l'on retire la pièce d'insertion rigide suivante, ce qui permet d'utiliser une cavité de moule plus simple. Le procédé s'applique particulièrement au moulage de caoutchouc naturel ou synthétique. Parmi les matières plastiques appropriées, il y a lieu de citer le nylon,et l'on peut utiliser des charges pour conférer toute propriété physique requise. On peut retirer les pièces d'insertion en ouvrant le moule ou au moyen de dispositifs d'extraction automatiques. Un autre aspect de l'invention concerne un procédé pour maintenir l'élément en matière plastique ou en caoutchouc préforme en position dans la cavité du moule, en réduisant la pression au moins dans une partie de la surface de l'élément préformé qui est en contact avec le moule. On obtient de préférence la réduction de pression au moyen d'une pompe à vide reliée par un orifice de passage d'air forme dans le moule à la surface du moule contactée par l'élément préformé. Plusieurs orifices peuvent être présents et/ou ces orifices peuvont etre reliés à une zone à basse pression profilée ayant la forme de l'élément a maintenir en position dans le moule. De préférence, l'élément est également propre à assurer une retenue efficace par la différence de pression, par exemple au moyen d'une lèvre d'étanchéité formée aux bords de l'élément. La réduction de pression peut être commandée automatiquement soit au moyen d'un clapet à air, soit par un interrupteur desservant la pompe à vide, le clapet ou l'interrupteur étant actionné grâce au déplacement des parties de moule accouplées ou du déplacement du dispositif d'application du caoutchouc ou de la matière plastique. De préférence, la plaque d'éjection destinée à éjecter une pièce achevée est agencée pour actionner l'interrupteur. L'invention concerne également un article composite comprenant au moins un élément en matière élastomère et au moins un élément en matière plastique lié au premier, dans lequel des moyens sont présents sur l'élément en matière plastique pour fixer mécaniquement ledit élément en matière plastique à un organe auquel l'article doit être fixé. Les moyens de fixation peuvent consister en un alésage conique formé dans l'element en matière plastique et destiné à recevoir une cheville conique correspondante, ils peuvent consister en des sillons, des rainures, des créneaux, des stries, des cannelures ou des formations analogues sur la matière plastique, ils peuvent consister en un taraudage ou un filetage, ou bien l'élément en matière plastique peut comporter des brides. Selon un mode d'exécution préféré, l'article consiste en un anneau de caoutchouc lié sur chaque surface incurvée a un tube en matière plastique pour former un manchon élastique. En outre, on peut utiliser plusieurs éléments en matière élastomère pour former un article complexe. Comme exemple d'article de ce genre, on peut citer un manchon de caoutchouc comportant des éléments intérieur et extérieur rigides et un élément rigide intercalé. On peut effectuer le moulage de l'élément intercalé en formant une cavité appropriée que l'on remplit au moment voulu au cours de l'opération de moulage de la matière plastique. Les figures du dessin annexé, donné a titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les figures 1 à 5 représentent cinq stades de moulage d'un manchon de caoutchouc cylindrique comportant des éléments plastiques intérieur et extérieur. Les figures 6 à 11 représentent différents assemblages d'un article selon l'invention. Une cavité de moule comprend un corps principal 1 et une plaque terminale 2. Une ouverture cylindrique 3 est formée dans le corps principal ; son diamètre extérieur est égal au diamètre extérieur du manchon à former. Des attaques de coulée d'injection 4 et 5 sont présentes selon les nécessités et comme on le décrira plus loin. La plaque terminale 2 comporte une fente annulaire 6,et une chemise d'insertion 7 en acier, dont les dimensions sont identiques à celles de la chemise intérieure requise dans l'article fini, est pressent et peut être reçue dans la fente 6. Autour de la circonférence extérieure 6a de la fente se trouvent des formations en saillie 8 dont la forme est complémentaire de la face du manchon élastomère à utiliser dans le processus. On prévoit un profilage analogue sur le corps principal 1, adapté à l'autre face du manchon élastomère. On donnera d'autres détails, selon les nécessités, au cours de la description qui va suivre d'un procédée fabrication d'un manchon, Un manchon de caoutchouc annulaire vulcanisé préformé 9 est placé sur la chemise d'insertion 7 qui est maintenue dans une position où elle dépasse de la fente 6, comme le montre la figure 2. La formation 8 entre alors en contact avec un bord du manchon de caoutchouc 9. Des orifices à vide 8a peuvent éventuellement être présents pour maintenir le manchon 9 en place par différence de pression d'air.La plaque terminale 2 est fermée sur le corps principal 1, comme le montre la figure 3, et un ajutage d'injection envoie du nylon, une température et une pression appropriées, par des orifices d'alimentation dans les attaques de coulée d'injection 5, où il remplit l'espace annulaire pour former la chemise plastique extérieure 10 du manchon et il se lie en même temps au manchon de caoutchouc 9. On rétracte la chemise d'insertion 7 dans la fente 6 et l'on injecte encore du nylon par les attaques de coulée d'injection 4 pour former la chemise intérieure 11 du manchon, comme le montre la figure 4. On ouvre alors le moule et l'on éjecte le manchon achevé, comme le montre la figure 5. Les éléments plastiques sont formés et liés à la matière élastomère au cours des opérations de moulage. Comme les conditions d'injection sont choisies spécifiquement pour obtenir la liaison par fusion entre le caoutchouc et le nylon, la plaque terminale 2 peut être rétractée du corps de moule 1 pour permettre le retrait de la chemise d'insertion du fait que le nylon se trouvant dans l'attaque de coulée d'injection 5 maintient, par son adhérence à l'autre chemise 10 le manchon de caoutchouc 9 dans le moule. Cela évite d'avoir a diviser la plaque terminale 2 du moule pour obtenir des moyens de maintien de la chemise extérieure 10 et du manchon 9 en place pendant la rétraction de la chemise d'insertion 7. Comme matières appropriées pour mettre en oeuvre l'invention, il y a lieu de citer celles dans lesquelles la matière thermoplastique peut être chauffée de façon qu'au moins sa surface soit fondue alors qu'elle est en contact avec un élastomère compatible et soit ensuite refroidie alors que les matières sont en contact. Le caoutchouc et la matiere plastique peuvent être combinés avec des ingrédients tels que, par exemple, des charges, des pigments, des anti-oxydants, des huiles de traitement, etc. que l'on utilise normalement. Si on le désire, on peut prétraiter les surfaces du mélange de caoutchouc avant le moulage par injection pour accroître l'adhérence résultante entre le mélange de caoutchouc et la composition thermoplastique. Comme prétraitements appropriés, il y a lieu de citer celui consistant à soumettre la surface du mélange de caoutchouc à un traitement chimique utilisant, par exemple, de l'hypochlorite de sodium acidifié, de l'acide nitrique concentré, une solution aqueuse d'acide trichloro-isocyanurique ("Fi-clor 91'), d'acide dichloro-isocyanurique sodé ("Fi-clor 60S") ou une solution dans le dioxanne à 1 % poids/volume de 4(p-carboxyphényl)-3,5triazoline-2,4-dione. On peut appliquer les prétraitements cidessus à la surface du mélange de caoutchouc par n'importe quels moyens appropriés, par exemple par immersion, pulvérisation ou brossage.La durée du traitement doit être suffisante pour permettre de modifier la surface du mélange de caoutchouc sans dégradation indésirable de la masse du caoutchouc, et l'on peut retirer le résidu du réactif après traitement, s'il risque d'avoir des effets fâcheux sur la composition plastique. En variante, on peut faire subir à la surface du caoutchouc un prétraitement consistant à la soumettre au rayonnement ultraviolet. Le manchon élastique décrit ci-dessus est seulement un exemple de pièce pouvant être fabriquée par moulage par injection répété d'éléments plastiques, tout en les liant simultanément à une matière élastomère. On utilise couramment de tels manchons de caoutchouc pour réaliser des raccords élastiques, à la fois dans des applications industrielles et à l'automobile . Il est de pratique courante de précomprimer ces manchons lors du montage, et on peut le faire avec le manchon plastique lié au caoutchouc en dilatant la chemise de caoutchouc centrale 11 lors du montage dans l'article.On peut l'effectuer par différents moyens, par exemple en utilisant un boulon à ajustage serré enfoncé dans le manchon (figure 6), un boulon conique entraîné dans le manchon par un écrou (figure 7), deux boulons filetés qui dilatent la chemise intérieure (figure 8), un boulon de dilatation fileté unique (figure 9) ; on peut aussi faire en sorte que la dilatation de la chemise intérieure provoque également la dilatation de la chemise extérieure pour bloquer la chemise extérieure dans une ouverture dans laquelle on monte le manchon. Cela évite la nécessité d'un ajustage à tolérances étroites, comme dans le cas des manchons caoutchouc/ métal. En variante, on peut comprimer la bande extérieure pour précomprimer la matière élastomère.Parmi d'autres avantages de l'invention, il y a lieu de citer la fabrication automatique des manchons du fait qutil n'y a pas lieu de procéder à un traitement particulier des chemises pour assurer la liaison, car la corrosion n'est pas un problème à chaque stade de fabrication, alors que ce problème se présente avec des pièces métalliques, et que l'opération peut être entièrement dépourvue d'interventions humaines. On peut en outre obtenir ce dernier avantage en moulant l'anneau de caoutchouc 9 automatiquement et en l'introduisant mécaniquement dans le moule. Si c'est nécessaire, on peut mouler la chemise annulaire dans la même cavité 1 en insérant deux chemises rétractables, à raison d'une pour chacune des chemises intérieure et extérieure, et en injectant du caoutchouc dans la cavité annulaire ainsi formée. On peut en profiter entièrement, en particulier en utilisant des matières à vulcanisation rapide. L'un des avantages utiles du moulage des éléments plastiques consiste en ce qu'ils peuvent être de forme complexe et comprendre des saillies de positionnement destinées à entrer en contact avec l'élastomère et/ou les éléments dans lesquels les articles doivent être logés. Des cannelures, des rainures, etc. peuvent aussi être moulées, et le coùt de ces formes spéciales n'a d'incidence que sur le cout du moule ; le mode opératoire est ainsi très économique avec des articles produits en série. Les figures 10 et 11 représentent des variantes pouvant être apportées à la chemise intérieure pour assurer un accouplement suffisamment solide avec un élément moulé sur le manchon. Ces brides (figure 10) ou cannelures (figure 11) peuvent s'ajouter à la dilatation de la chemise intérieure décrite plus haut. REVENDICATIONS 1. Procédé de formation d'un article comprenant un élément en matière élastomère et au moins un élément en matière plastique qui lui est lié, caractérisé en ce que l'on occupe une première cavité de moule par la matière élastomère ou la matière plastique, tandis que l'on remplit au moins une cavité de moule contigue secondaire par une pièce d'insertion brute rigide, on retire la pièce d'insertion rigide et lton remplit la cavité secondaire vide de matière plastique ou de matière élastomère, on répète ltoperation de retrait de la pièce d'insertion et de remplissage par la matière plastique ou la matière élastomère comme il est requis jusqu'à ce que l'article en matière plastique et en matière élastomère soit achevé, et l'on retire l'article du moule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on moule la matière élastomère ou la matière plastique occupant la première cavité de moule suivant la forme de ladite cavité dans un second moule, et on l'introduit ensuite dans la première cavité de moule. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue l'introduction mécaniquement. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte la matière plastique ou la matière élastomère dans la première cavité de moule. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,#caractérisé en ce que l'on remplit au moins la seconde cavité de moule contiguë par injection de matière plastique ou de matière élastomère à une température et une pression telles qu'une liaison par fusion soit réalisée avec la matière déjà présente dans la cavité de moule. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison entre la matière plastique ou la matière élastomère moulée retient l'article partiellement formé dans le moule, tandis que l'on retire la pièce d'insertion rigide suivante. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lton retire la pièce insertion au moyen d'un dispositif d'extraction automatique. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on maintient la matière préformée remplissant la première cavité de moule en réduisant la pression au moins dans une partie de la surface de l'élément préformé qui est en contact avec le moule. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on obtient la réduction de pression au moyen d'une pompe à vide reliée par un orifice à air formé dans le moule à la surface du moule contactée par l'élément préformé. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une lèvre d'étanchéité est formée sur l'élément préformé. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la réduction de pression est commandée par des moyens actionnés par le mouvement des parties de moule accouplées. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la réduction de pression est commandée par des moyens actionnés par le mouvement des moyens d'alimentation en caoutchouc ou en matière plastique. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 1G, caractérisé en ce que la réduction de pression est commandée par des moyens acticnnés par la plaque d'éjection qui éjecte 1 article pr~ceQesment forme. 14. Article composite comprenant au moins un élément en matière élastomère et au moins un élément en matière plastique qui lui est lié, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens sur l'élément en matière plastique pour fixer mécaniquement ce dernier à un organe auquel l'article doit être fixé. 15. Article selon la revendicatior 14, caractric en ce que les moyens de fixatif comprennent un alésage conique, formé dans l'élément en matière plastique, destiné à recevoir une cheville de conicité correspondante. 16. Article selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de fixation consistent en des sillons formés sur l'élément en matière plastique. 17. Article selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de fixation consistent en des cannelures formées sur l'élément en matière plastique.