Brevet FR2485987A1 — publié le 19820108

PROCèDE ET DISPOSITIF DE SURMOULAGE DE MATIèRE PLASTIQUE La présente invention concerne un procédé et dispositif de surmoulage de matière plastique permettant de surmoi ler par injection une matière plastique autour d'un objet. L'invention est notamment applicable au surmoulage sur des objets > dont les tolérances dimensionnelles sont importantes et/ou dont la matière est fragile, par exemple des objets en verre et notamment des récipients. On tend actuellement a surmouler de la matière plastique sur des objets en verre et notamment des flacons ou récipients, le plus souvent dans un but décoratif de façon raire apparaftre, sur une partie de la surface de l'objet en question une zone de surmoulage de matière plastique adjacente à une ou plusieurs zones libres ne recevant pas de surmoulage. Pour effectuer ce surmoulage par injection, on prévoit des moules usuels comprenant en général deux demimoules, qui viennent se refermer autour de l'objet à surmouler, de façon à présenter, en face de la zone à surmouler, une empreinte destinée à recevoir la matière plastique injectée. Cependant, dans la pratique, l'objet en verre se trouve souvent brisé lors du surmoulage ou bien la matière plastique déborde de la zone destinée à être surmoulée pour former des bavures indésirables. En fait, les ruptures de l'objet ne sont pas dtes, comme on pourrait le penser, aux chocs thermiques provoqués par l'arrivée de la matière plastique chaude sur le verre froid mais aux pressions importantes que le moule peut exercer sur l'objet lorsqu'il est refermé, notamment lorsque, en raison des larges tolérances dimensionnelles usuellement rencontrées dans ce genre d'objet en verre, la partie de moule adjacente à l'empreinte vient prématurément s'appliquer contre la surface correspondante de l'objet devant recevoir le surmoulage.Dans d'autres cas, au contraire, cette application n'a pas vraiment liey de sorte que le volume de l'empreinte présente une zone de fuite a sa périphérie, zone par laquelle la matière plastique injectée sous pression s'étend pour venir recouvrir les parties de surface,qui n'étaient pas destinées à recevoir de surmoulage. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de fournir un procédé et dispositif de surmoulage de matière plastique sur de tels objets permettant, malgré la fragilité de ces objets et/ou leurs importantes tolérances dimensionnelles, d'effectuer un surmoulage de matière plastique par injection exactement délimité dans la zone désirée,sans risquer de rupture ou de déformation de l'objet. Un autre but de l'invention est de diminuer le prix de revient de ces opérations de surmoulage par injection en fournissant un dispositif de surmoulage peu onéreux et facile à réaliser. Un autre but encore de l'invention est de permettre d'effectuer le surmoulage par injection non seulement sur des objets fragiles en verre ou d'autres objets en matière dure tel que du métal mais également sur des matériaux résistant relativement peu à la déformation. L'invention a donc pour objet un procédé de surmoulage par injection de matière plastique sur un objet, par exemple un objet fragile en verre, dans lequel on rassemble autour de l'objet les différentes parties d'un moule en plusieurs parties délimitant autour de l'objet une empreinte de surmoulage, caractérisé par le fait que l'on réalise au moins les zones de parties de moule délimitant l'empreinte, et venant au contact dudit objet, en un matériau élastique déformable résistant a la pression et à la température d' injection et que l'on applique lesdites zones sur la ou les surfaces correspondantes de l'objet avec une pression suffisante pour assurer l'étanchéité de l'empreinte pendant l'injection. On peut ainsi surmouler des objets tr.s fragiles et mal tolérancés,sans produire de rupture de l'objet pendant le surmoulage. L'invention a également pour objet un dispositif de surmoulage par injection de matière plastique sur un objet, par exemple un objet fragile en verre, comprenant un moule formé de deux ou plusieurs parties de moule venant se refermer autour dudit objet,pour présenter une empreinte au regard d'une zone de la surface de l'objet destinée à recevoir le surmoulage, caractérisée par le fait qu'au moins les zones de parties de moule délimitant l'empreinte et venant en contact dudit objet sont réalisées en un matériau déformable élastique, notamment en élsstomère, résistant à la pression et a la température d'injection, ayant une dnais- seur suffisante pour permettre une compression de la matière élastique dans lesdites zones pour assurer ltétanchéité de l'empreinte lors de ----l'injection sous pression de la matière plastique. Dans une forme de réalisation particulièrement préférue la totalité de l'empreinte et de ses zones adjacentes est réalisée en élastomère d'un seul tenant pour chaque partie ou demi-coquille de moule. La dureté de la matière élastique peut s'étager avantageusement entre 30 à 95 Shores et,de préférence,entre 80 et 90 Shores, cette dureté étant adaptée à la résistance de l'objet recevant le surmoulage et aux pressions de surinjection,qui s'étagent,en général,entre 1 et 20 bars. L'épaisseur de matière élastomère dans les zones de moules adjacentes à l'empreinte est, de préférence,de 2 à5 ci -- et sa valeur est telle que,même pour celui des objets d'une série tolérancée d'objets,qui présente les dimensions minimales, le contact desdites zones avec la zone/ou les zones de surface correspondantesde l'objet provoque une compression de la matière élastomère suffisante pour assurer l'étanchéité de l'empreinte. De façon particulièrement avantageuse cette compression est d'au moins 0,2 millimètre, la compression maximale, dans le cas de l'objet ayant les dimensions les plus grandes, étant de préférence limitées à un millimètre environ. On comprend donc que > conformément à l'invention, le choix de la dureté du matériau élastique dépendra de la plus ou moins grande fragilité de l'objet, et, pour un objet de fragilité déterminée, de la pression de surinjection. Ainsi, pour un objet très fragile un élastomère relativement mou doit être choisi, permettant une déformation relativement importante et un effort de pression bien réparti sur la surface de l'objet. Bien entendu, dans ce cas, la pression d'injection devra entre limitée pour ne pas provoquer également une déformation trop importante de l'empreinte, mais cela ne présente guère d'inconvénient puisque de toute façon il ne sera pas possible de surinjecter sur des objets fragi les des matières plastiques sous des pressions trop importantes.Si,au contraire,l'objet n'est pas fragile,on peut augmenter la dureté de l'élastomère en conservant toutefois une capacité de déformation élastique suffisante > pour que le moule puisse se refermer sur celui des objets de la série tolérancée, qui présente les dimensions les plus importantes. De préférence, la matière élastomère consiste en un caoutchouc sans solvant ni huile et convenablement vulcanisé pour résister h une température instantanée supérieure à 4000C et à une température permanente comprise entre 150 et 2500C. La forme de l'empreinte est variable en fonction des caractéristiques techniques ou des effets techniques recherchés. Elle peut ainsi être > par exemple,annulaire avec des bords réguliers ou irréguliers. Cependant, au lieu de s'étendre autour de l'objet, elle peut également ne s'étendre que sur une partie du tour de l'objet suffisante cependant pour réaliser un blocage de forme du surmoulage plastique sur l'objet, la matière plastique n'adhérant pas, en fait, - sur l'objet mais y restant maintenue par serrage dfl son retrait. Dans les deux cas, on peut, si an le désire, prévoir des zones exemptes de surmoulage disposées à l'int6- rieur de l'empreinte c'est-à-dire complbtement entourées d'une partie d'empreinte. Au lieu d'être ddlimithe par une ou plusieurs lignes continues faisant le tour de ltobet, l'empreinte peut également s'étendre sur toute la surface extérieure de objet, à ltexception de zones locales, complbtement entourées par l'em- preinte, lesdites zones locales ne recevant pas de surmoulage et permettant le contact de la matière élastique avec les zones de surface correspondantes de l'objet. Les pressions d'injection de la matière plastique dans l'empreinte dépendent de la forme géométrique du surmoulage recherché et de la viscosité de la matière plastique à la température de surinjection. Bien entendu, dans le cas d'objets fragiles en verre par exemple, cette pression dolt être suffisamment faible pour entre supportée par la résistance de l'objet. Le moule peut être réalisé, selon une première forme de réalisation par fabrication d'une pièce à la forme désirée de l'objet recevant le surmoulage, cette pièce étant nar exemple réalisée en alliage léger, notamment en alliage d'aluminium, ou en matière plastique. De préférence, la surface de la pièce correspondant à la zone de surface de moule délimitant l'empreinte et destinée à venir en contact direct de l'objet est réalisée en retrait d'une certaine distance, par exemple d'un ou quelques dixièmes de millimètres par rapport à la surface de l'objet réer, de façon que, pour chacun des objets d'une série tolêrancée d'obiets, la matière élastique se trouve comprimée dans ladite zone, lorsque le moule est refermé autour de l'objet. On prend alors deux demi-cages en acier dans le cas d'un moule à deux demi-coquilles et l'on positionne la pièce au centre des deux demi-cages après avoir mis en place dans chaque demi-cage le poids nécessaire d'élastomère non vulcanisé pour remDlir la demi-cage. Cn silicone convenablement la masse d'élastomère présente dans chaque cage puis on applique les deux cages l'une contre l'autre autour de la pièce et l'on vulcanise l'ensemble sous compression. Crache aux surfaces siliconées qui forment le plan de joint, on peut ensuite séparer les deux demi-cages pourvues chacune d'une demi-empreinte. Selon une deuxième forme de réalisation, la pièce peut être réalisée à partir de deux blocs d'alliage léger ou d'autre matière présentant chacun une face rectifIée, les deux blocs étant collés l'un à l'autre par leurs faces rectifiées avant d'être sculptés. Dans ce cas, on sépare, après sculpture, les deux demi-pièces puis on pose chaque fois une demi-pièce dans une demi-cage correspondante de façon qu'elle repose sur le fond de celle-ci par sa face rectifiée, après quoi on moule la matière élastique par dessus par compression ou injection-transfert, et on vulcanise. On peut ainsi réaliser, à très peu de fraiss des moules, qui peuvent mouler en général jusqu'à 10.000 pièces, un nouveau moule étant utilisé sans inconvénient pour les pièces suivantes en raison de son faible prix de revient. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en se référant à des exemples non limitatifs représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue schématique en coupe lon- gitudinale d'un moule selon l'invention au cours de sa phase initiale de fabrication - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon Il - Il de la figure 1 - la figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale du moule terminé ;; - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon IV - IV de la figure 3 - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'un demi-moule pendant sa phase initiale de fabrication selon une autre forme de réalisation - la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un moule contenant un flacon pendant la phase de surinjection - la figure 7 est une vue de flacon surmoulé - les figures 8, 9 et 10 sont des coupes partielles de différentes variantes de surmoulage au niveau du fond du flacon ; - les figures ll et 12 montrent différentes formes de surmoulage de flacon. En se référant aux figures 1 à 4, on voit qu'on a fabriqué un modèle de flacon en alliage d'aluminium (duralumin) 1. présentant un col 2 et un corps 3, ce corps présentant une partie antérieure lisse ------------------------ et une partie postérieure 4 en surimpression par rapport à la prolongation de la surface 3, la surface de la partie 4 étant bosselée et se raccordant à la partie 3 par une ligne 5 irrégulière de façon à donner au flacon,qui sera fabriqué,une apparence esthétique particulière. La surface lisse du col 2 et de la partie antérieure du corps 3 correspond à la partie de la surface du flacon de verre,qui restera apparente après le surmoulage > alors que la partie de corps 4 correspond à la partie surmoulée sur le flacon. De façon avantageuse, la surface lisse 3 du corps du modèle 1 se trouve, au moins au voisinage de la ligne 5, en retrait de quelques dixièmes de millimètre. par rapport à la surface du flacon de verre, qui possède, parmi le groupe des flacons qui doivent être surmoulés, la section transversale la plus faible. En d'autres termes,chaque point de la surface 3, dans la zone considérée proche de la ligne 5, est plus proche de l'axe central du flacon de quelques dixièmes de millimètre que ne l'est le point correspondant de la surface du flacon en verre. Par contre, la surface du col 2 peut, soit être en retrait de la même quantité, soit ne pas se trouver en retrait par rapport à la surface correspondante de ce flacon de verre de section transversale minimale. Pour former les demi-coquilles du moule, on utilise deux demi-cages métalliques 6, 7 en forme de parallèlépipède rectangle ouvert sur une face et on dispose le modèle 1 dans la position représentée sur les figures 1 et 2, entre les deux demi-cages 6,7 retournées l'une en face dé l'autre. Auparavant, on a introduit dans la cage supérieure 6 une masse d'élastomère non vulcanisée 8 à l'état plastique - -------------- et dans la cage 7 une masse correspondante 9. La masse 9 a été revêtue d'un revêtement de silicone 9a d'une façon en soit connue. Les masses d'élastomère 8, 9 sont telles qu'après rapprochement des deux cages 6,7 elles remplissent complètement le volume intérieur à l'ensemble formé par les deux cages en épousant étroitement tous les détails de la surface du modèle 1, de sorte que la vulcanisation produit deux masses de caoutchouc 10, 11 correspondant respectivement aux masses 8, 9 et laissant deux demi-empreintes 12, 13,dont la réunion correspond exactement à la forme du modèle 1. Le moule définitif est formé par les deux demi-coquilles, que constitue la cage 6 avec la masse 10 et la cage 7 avec la masse 11. Le cas échéant, les masses de caoutchouc vulcanisé 10, il peuvent être extraites des cages 6 et 7 et placées dans d'autres cages. Oh a compris que le revêtement siliconé des masses a permis à ces masses, lors.de la vulcanisation, de ne pas se solidariser au niveau de leur surface commune. En se référant à la figure 5, on voit que l'on a réalisé le modèle sous forme de deux demi-modèles dont l'un, 14 est représenté. Le modèle est constitué par la réunion des deux demi-modèles > qui sont appliqués l'un contre l'autre par une surface plane rectifiée. 8n voit que la surface plane inférieure rectifiée du demi-modèle 14 s'applique exactement contre le fond rectifié 15 d'une demi cage 16 sur laquelle on vient d'appliquer un couvercle 17 avec un passage 18 permettant l'injection de la matière dlastombre, qui sera ensuite vulcanisée sous pression. L'élastomère choisi est, de préférenee, un caoutchouc naturel, sans solvant ni huile, résistant à une température instantanée de 4000C et à une température permanente de 250 C. Dans les deux exemples de réalisation, qui viennent d'être dé- crits, l'épaisseur de caoutchouc, qui existe entre le fond d' une demi-cage, par exemple le fond de la demi-cage 6, et les points les plus proches de la ligne 19 correspondant à la ligne 5 et marquant la séparation entre l'empreinte 13 et la zone voisine 20 destinée à venir au contact du flacon.estaumaifls égale à 5 cm. La dureté de l'élastomère est dé 60 à 90 Shores. En se référant à la figure 6, on voit un flacon de verre 23, autour duquel on a refermé les deux demiwcoquill s constituées par les deux demi-cages 6 et 7 avec leurs masses de caoutchouc 10 et 11. Lorsque, comme cela est représenté sur la figure, les deux demi-coquilles sont assemblées et solidarisées, le flacon 23 se trouve de lui-même maintenu par les zones 20 et 22.Eh raison de la différence dimensionnelle précitée entre le modèle > au niveau de sa surface 3 et. le flacon 23 au niveau de sa surface 24,on comprend que le caoutchouc est appliqudtdans les zones 20 et 22,contre la surface correspondante 24 du flacon 23 proche de la ligne (19 > 21) avec une force élastique résultant de la compression du caoutchouc dans cette zone, compression qui correspond à une dêformatton qui varie en général d'environ 0,1 millimètre jusqu'à un mil limette ou davantage, en fonction des dimensions du flacon de verre 23.Au niveau du fond 25 du flacon, différentes solutions sont possibles En premier 1pieu, il est possible, comme sur la figure 8, de recouvrir le fond 25 par le surmoulage de matière plastique, les empreintes 12, 13 se prolongeant alors au delà du fond 25. Cette solution est la plus simple et demande simplement que le flacon soit fermement maintenu dans le moule au niveau de son col 26 et de la partie adjacente du corps. En second lieu, il est possible d'arrêter 1'emprein- te avant le fond, comme représenté sur la figure 9 et de prévoir que l'appui de la zone annulaire 27 de caoutchouc sur l'extrémité inférieure, adjacente au fond, du corps du flacon s'effectue avec un effort de compression, et donc une déforma- tion suffisante pour résister à la pression d'injection, Le cas le plus difficile reste celui, représenté sur la figure 6, où l'empreinte s'arrête exactement au fond du flacon ; le problème peut être résolu avec de bonnes toléran- ces dimensionnelles. an peut aussi envisager de presser la matière élastique voisine du fond 25 vers celui-ci dans le sens de la flèche (voir figure 10). On peut également, comme on le voit sur la figure 10, appliquer contre le fond un bloc cylindrique mobile 28 en caoutchouc avant de refermer le moule de part et d'autre du flacon du bloc. A titre d'exemple,on a surmoulé un flacon de verre de 100 Ipm de diamètre externe et de 3 mm d'épaisseur en utilisant un moule en élastomère vulcanisé,la matière de surmoulage étant du "Rilsan" (polyamide ll) > la pression d'injection étant de 4 bars et l'épaisseur maximale du revêtement (donc de 1'em- preinte) étant de 3 mm le flacon a parfaitement résisté et a été entouré d'un surmoulage de "Rilsan" qui reste appliqué fermement sur la surface du flacon d'une part en raison du retrait plus important de la matière plastique qui tend à fretter le flacon, d'autre nart en raison de la forme même du revêtement qui ceinturait le flacon. Eh se référant aux figures 11 et 12, on voit quelques formes de surmoulages sur des flacons représentés à simple titre illustratif, les variétés de formes permises par l'invention étant pratiquement infinies. Sur la figure ll,le leflacon 29 porte un surmoulage 30 s'étendant depuis le fond du flacon et dessinant une sorte de réseau irrégulier emprisonnant, en dehors de la zone supérieure 31 laissée libre du flacon, d'autres zones libres 32. On comprend qu'au niveau de ces zones,le lecaoutchouc s'étend jus- qu'au contact du flacon contre lequel il est applique avec une force suffisante pour empêcher la matière plastique de s'infiltrer et recouvrir les zones 32, de la même façon que le caoutchouc correspondant à la zone 31 proche du surmoulage est appliqué contre cette zone 31. Sur la figure 1212,on a représenté un flacon 33 cein- turé d'un revêtement surmoulé 34 qui ne fait pas le tour entier du flacon mais est au contraire interrompu sur la face visible sur le dessin. Le revêtement 34 reste en place par effet de frettage. Bien entendu au lieu de formes décoratives le revêtement peut aussi avoir une forme utilitaire. Ainsi on peut. par exemple,surmouler sur un flacon contenant un aérosol sous pression, un revêtement ayant la forme d'un filet ou réseau assurant une protection en cas d'éclatement. En variante,on peut surinjecter sur une piecesup- port, par exemple métallique, une pièce de fonction, par exemple une rotule, une poignée ou toute autre pièce. On peut,en outre, avant de placer la pièce à surmouler dans le moule, la munir d'un élément tel qu'une étiquette qui restera emprisonnée entre la surface de la pièce, telle qu'un flacon et le revêtement plastique > pour être vue par transparence. Il est bien entendu que le mode de réalisation décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour celà du cadre de l'invention. Revendications 1 - Procédé de surmoulage par injection, de matière plastique sur un objet, notamment un objet fragile ou mal to lérancé, dans lequel on rassemble autour de l'objet les différentes parties d'un moule en plusieurs parties délimitant autour de l'objet une empreinte de surmoulage, caractérisé par le fait que l'on réalise au moins les zones (20,22,27,28) des parties de moule (10,11) délimitant l'empreinte (12 > 13) et venant en contact dudit objet, en un matériau déformable élss- tique, résistant à la pression et à la température d'injection, et que l'on applique lesdites zones sur la ou les surfaces correspondantes de l'objet avec une pression suffisante pour assurer l'étanchéité de l'empreinte (12-13) pendant l'injection. 2 - Dispositif de surmoulage par injection de matiè- re- plastique sur un objet utilisable pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un moule formé de plusieurs parties de moule venant se refermer autour dudit objet pour présenter, par leur rassemblement, une empreinte au regard d'une zone de la surface de celui-ci destinée à recevoir le surmoulage, caractérisé par le fait qu'au moins les zones (20,22,27,28) de parties de moule (10,11) délimitant l'emprein- te (12-13) et venant au contact dudit objet (23) sont réalisées en un matériau déformable élastique, résistant à la pression et à la température d'injection, ayant une épaisseur suffisante pour permettre une compression dudit matériau dans lesdites zones (20,22,27,28) pour assurer l'étanchéité de l'empreinte (12 > 13) pendant l'injection. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la totalité de l'empreinte (12-13) et de ses zonés adjacentes (20,22,27,28) est réalisée en matériau élastique. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le matériau déformable élastique est un élastombre, notamment du caoutchouc. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la dureté de l'élastomère est comprise entre 30 et 950 Short 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'épaisseur de l'élastomère dans lesdites zones (20, 22, 27, 28) est au, moins égale à 20 'dom. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que ladite compression correspond à une déformation d'au moins 0,2 mm. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que l'empreinte (lZ-13) fait le tour complet de l'objet (23,29) et est délimitée par au moins une ligne (19) continue faisant le tour de l'objet (23,29). 9 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que le moule présente des zones complètement entourées par l'empreinte et venant au contact de la surface de l'objet pour délimiter des zones libres (32) entourées par le surmoulage (30). 10 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8 et 9, caractérisé par le fait que l'empreinte n'entoure pas complètement l'objet (33) et présente une forme telle que le surmoulage (34) soit fixé par blocage de forme sur l'objet (33). il - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé par le fait que les parties de moule (10 > 11) sont réalisées en moulant simultanément sous pression autour d'une pièce modèle (1), autant de masses (8,9) qu'il y a de parties de moules (lQ,ll), lesdites masses (8,9) étant avant moulage pourvues d'un revêtement anti-adhérence (9a) dans leur zone de contact. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé par le fait que chaque partie de moule est réalisée en moulant sous pression une masse de matière élastique autour d'un demi-modèle (14) présentant une face rectifiée par laquelle il repose contre une surface plane d'une cage recevant ladite matière pour son moulage. 13 - Dispositif selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé par le fait que la ou les zones (3) du modèle (1,14) correspondant aux zones (20,22,27,28) délimitant L'empreinte sont réalisées en retrait par rapport à la surface correspondante (24) de l'objet (23).