Brevet FR2489743A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne les procédés de jonction de pièces en matériaux plastiques, et, plus particulièrement, un nouveau procédé de soudure de pièces en matériau thermoplastique. Les matières plastiques sont de plus en plus largement répandues dans de nombreux secteurs de la technique, de sorte que se posent de plus en plus fréquemment des problèmes de jonction de pièces en matière plastique entre elles. Ces jonctions peuvent être effectuées par tout système mécanique, tel que les rivets ou les vis, la jonction de pièces thermoplastiquespouvant par ailleurs se faire par collage, par soudure à ultra-sons ou par soudure par échauffement, par exemple du type à rotation. Les soudures par ultra-sons sont souvent délicates à mettre en oeuvre et sont généralement tributaires des configurations ou des épaisseurs des pièces à joindre, tandis que le collage, également souvent difficile à mettre en oeuvre, ne convient qu'à certains types de matériaux plastiques, le collage s'avérant inéfficace pour certains matériaux plastiques et toujours difficile pour la jonction de pièces en matériaux plastiques différents. La présente invention a précisément pour objet de proposer un procédé de jonction ou de soudure de pièces en matériaux thermoplastiques d'une grande souplesse, rapide, et facile de mise en oeuvre, de faible coût de revient, convenant particulièrement pour les productions en grande série, par exemple dans l'industrie de l'automobile, et permettant la jonction de pièces non collables ou difficilement collables, quelle que soit la configuration de ces pièces. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de soudure de pièces en matériaux thermoplastiques réalisant une jonction nette, ferme et ne nuisant pas, bien au contraire, à la souplesse ni à la tenue mécanique de lten- semble soudé résultant. Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention, le procédé consiste à intercaler entre les surfaces en regard des pièces en matériaux thermoplastiques au moins un élément métallique de faible épaisseur présentant de nombreux jours traversants, à presser l'une contre l'autre les pièces avec l'élément métallique intercalé, et à disposer au moins l'interface de l'ensemble maintenu pressé dans la zone active d'un dispositif à induction électro-magnétique à moyennes ou hautes fréquences. Selon une caractéristique plus particulière de la présente invention, l'élément métallique est constitué d'un tricot métallique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels La figure 1 illustre schématiquement le procédé de soudure selon la présente invention La figure 2 représente schématiquement un poste de soudure de deux pièces allongées selon le procédé de la présente invention ; et La figure 3 montre une présentation spéciale d'un élément intercalaire sous forme d'un tricot métallique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention On a représenté sur la figure 1, deux pièces en matériaux plastiques 1 et 2 à joindre par des surfaces de jonction 3 et 4 et réalisées par exemple toutes deux en terpolymère d'acrylonitrile butadiène styrène, ou l'une en acrylonitrile butadiène styrène et l'autre en polystyrène.Conformément à la présente invention, entre les faces à joindre 3 et 4 est intercalé un élément métallique de faible épaisseur et présentant de nombreux jours traversant, en l'occurrence un élément de grillage 5, dont la surface peut être analogue à celle de la plus petite des faces à joindre ou, de préférence, légèrement inférieure à cette plus petite face, de façon à ménager tout autour de la périphérie de l'élément intercalaire 5, une frange de réserve de matière plastique. L'élément intercalaire est avantageusement prépositionné sur une des faces à joindre par un adhésif.Les deux pièces 1 et 2 sont alors pressées l'une contre l'autre avec l'élément intercalaire 5 pris en sandwich entre les faces 3 et 4,et l'ensemble, maintenu pressé, est disposé dans l'entrefer fermé ou ouvert d'un générateur de rayonnement électrique à induction moyenne ou haute fréquence, tel que celui représenté en 6 sur la figure 2. Ce dispositif porte quasi-instantanément à très haute température le métal de l'élément intercalaire 5 qui fond donc localement, suivant le motif de son réseau maillé, les matières plastiques des pièces accolées, occasionnant ainsi la soudure de celles-ci avec des ponts de soudure se répartissant dans les différents jours et sur la frange périphérique de l'élément intercalaire qui se comporte ainsi en quelque sorte ultérieurement comme une armure de prise au droit de la jonction soudée. Le dispositif selon la présente invention se révèle d'une très grande souplesse, notamment en faisant utilisation, en guise d'élément intercalaire 5, d'un tricot métallique tel que celui représenté en 50 sur la figure 3. Ce tricot peut être facilement découpé, mis en forme, suivant les dimensions et configuration des surfaces de jonction de pièces à assembler, ne nécessite aucun raccordement à une source d'énergie quelconque et, par simple passage dans l'entrefer d'une machine à induction 6, réalise la soudure souhaitésans nécessiter d'enlèvement ultérieur de tronçons métalliques au droit de la jonction. Le procédé selon la présente invention se révèle particulièrement efficace pour l'assemblage de pièces de toutes dimensions par exemple de pièces creuses, réalisées en matériaux plastiques tels que le chlorure de polyvinyle, le polyéthylène, le polypropylène, les polymères ou copolymères du styrène, comme 1'AS et l'ABS ou les résines acryliques, entre elles ou en combinaison. Le procédé convient également au soudage des polyamides des polycarbonates, des polysulfones ou des caoutchoucs synthétiques. Le choix du métal de l'élément intercalaire peut être quelconque, et notamment du fer ou de l'acier ordinaire, la résistivité du métal employé pouvant entraîner un ajustement aisé à déterminer des fréquences du dispositif à induction entre les fréquences moyennes et les proches hyperfréquences. A titre d'exemple, pour le soudage de deux pièces en ABS, ayant chacune une épaisseur comprise entre 1 et 10 mm, la durée du processus de soudage est de l'ordre de la seconde, c'est-à-dire que le temps global de l'opération, y compris le pré-assemblage des-pièces, est extrêmement réduit, sans nécessiter, en particulier, de préparation préalable des surfaces à joindre ni de réglages précis de l'ensembleasserrblé dans la machine d'induction, le tout au prix d'une puissance installée également réduite. On a représenté schématiquement sur la figure 2, un poste de soudure, utilisant un anneau semi-fermé de machine d'induction à haute fréquence 6, dans l'entrefer duquel est déplacé, suivant la flèche F, un ensemble composite allongé d'une première pièce 1' et d'une seconde pièce 2' ayant des épaisseurs différentes et maintenues pressées l'une contre l'autre par des pinces ou des étaux 7 en matériau non métallique. Comme on le voit sur la figure 2, les éléments métalliques intercalaires 51 et 52 peuvent être répartis suivant la configuration de l'interface, sans être nécessairement jointifs, la multiplication d'éléments intercalaires de faibles dimensions permettant de réaliser des sortes de soudures par point, le cas échéant. Comme précédemment mentionné, les éléments intercalaires sont avantageusement découpés dans un tricot métallique 50, par exemple en acier ordinaire, éventuellement traité anti-corrosion, et, pour la mise en place de l'élément intercalaire entre les faces à joindre, cet élément intercalaire est avantageusement positionné sur l'une des faces au moyen d'un adhésif pour faciliter l'assemblage. La figure 3 montre une représentation d'une réserve de matériau intercalaire en tricot métallique 50 conçue spécialement pour le procédé de l'invention, et constituée d'une bande de tricot 50 adhérant sur une bande débordante latéralement d'un film 51 autocollant monoface ou double face, conditionné en rouleau. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire, susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de soudure de pièces en matériaux thermoplastiques, caractérisé en ce qu'il consiste à intercaler entre les surfaces en regard à joindre (3, 4) des pièces (1, 2) au moins un élément métallique (5 ; 50) de faible épaisseur présentant de nombreux jours traversants, à presser l'une contre l'autre les pièces avec l'élément métallique intercalé, et à disposer au moins l'interface de l'ensemble maintenu pressé dans la zone active d'un dispositif à induction électromagnétique (6) à moyennes ou hautes fréquences. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément métallique (5 ; 50) est préalablement positionné sur une des surfaces à joindre (3) par un moyen adhésif (51). 3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer l'ensemble (1', 2') maintenu pressé (7) dans un entrefer fermé ou ouvert du dispositif à induction (6). 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément métallique est une portion de grillage (5). 5 - Procédé selon l'une quelconque dés revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément métallique est une portion d'un tricot métallique (50). 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les matériaux plastiques des pièces sont différents. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau plastique des pièces est un terpolymère acrylonitryle-butadiène-styrène. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les matériaux plastiques des pièces sont choisis parmi le groupe comprenant, le PVC le polyéthylène, le polypropylène, les polymères ou copolymères du styrène, et les résines acryliques. 9 - Elément intercalaire pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ruban de tricot métallique (50) adhérant sur une bande débordante d'un film auto-collant (51) monoface ou double face.