Brevet FR2488828A1 — publié le 19820226

-1- L'invention concerne un procédé pour souder un matériau thermoplastique, notamment des feuilles ou panneaux en matériau thermoplastique, ainsi que l'ap- Dareil de mise en oeuvre de ce procédé. Lorsqu'on soude en recouvrement des feuilles ou panneaux en matériau thermoplastique, les bords en recouvrement ou surfaces en regard de ces feuilles ou Danneaux sont généralement soudés selon l'un des pro- cédés suivants: (a) les surfaces sont chauffées à une tempéra- ture supérieure au point de fusion par un coin métal- lique chaud que l'on déplace sur ces surfaces. Les surfaces fondues sont alors pressées l'une sur l'autre jusqu'à ce que la température descende au-dessous du point de fusion et que le matériau se soit solidifié. (b) les surfaces sont chauffées à une tempéra- ture prédéterminée, généralement inférieure au point de fusion, à l'aide d'un dispositif de préchauffage. Pour assurer la fusion des feuilles qui convient au soudage, un apport de chaleur supplémentaire est four- ni par un matériau thermoplastique fondu, dont la quantité et la température sont suffisantes pour fon- dre la surface des deux feuilles à souder. Les surfa- ces sont alors pressées l'une sur l'autre, le soudage se faisant lorsque le matériau atteint une température inférieure à son point de fusion. Dans les deux cas, le chauffage et/ou le pré- chauffage est assuré de manière connue; (i) soit par un coin métallique chauffé par conduction, la source de chaleur étant généralement un élément électrique, une flamme directe ou un gaz chaud, (ii) soit par un jet de gaz chaud, par exem- ple de l'air chaudchauffé généralement par un élément -2- électrique ou une flamme, (iii) soit par rayonnement, généralement dans la partie infrarouge du spectre, mais aussi sur d'au- tres longueurs d'onde appropriées. Pour que la température de soudage soit cons- tante dans les cas (ii) et (iii), il est nécessaire de mesurer la température des feuilles thermoplastiques à souder et de faire varier l'apport de chaleur pour compenser les variations de température. La mesure de la temn-érature ne tient toutefois pas compte de fac- teurs tels que l'humidité des feuilles qui nécessite un apport de chaleur supplémentaire pour vaporisation, de sorte que la température de surface est plus faible Gue la température requise. Pour que la température de soudage soit cons- tante lorsque le coin chaud est en contact avec les feuilles dans les cas (a) et (i), il suffit de mesurer la température du coin, le plus près possible de la surface de travail de ce coin, et de compenser les variations de température par réglage de l'apport de chaleur. Hîais, le délai introduit pour que la chaleur soit amenée par conduction au coin peut se traduire Dar une mauvaise soudure. Le procédé (a) pose un autre problème lorsque la liaison doit être mécaniquement robuste et étanche aux fuites. Si les bords des feuilles à souder ne sont pas parfaitement plats, le matériau forme de petites ondulations à l'avant du coin de soudage. Ces ondula- tions peuvent alors passer au-dessus du coin à la ma- nière d'un faux pli qui n'est donc pas soudé, faux pli par lequel un fluide peut passer. La présente invention a pour objectif un pro- cédé perfectionné et un appareil pour souder les feuilles en matériau thermoplastiaue. -3- Selon le procédé conforme à l'invention: (i) on place les feuilles à souder de telle sorte qu'elles soient sensiblement adjacentes et que leurs bords adjacents soient en recouvrement, (ii) on déplace un coin chaud entre les bords en recouvrement, en contact avec les surfaces adjacen- tes des deux feuilles, la température du coin étant suffisante pour fondre les deux surfaces, (iii) on apporte une certaine quantité de matériau thermoplastique fondu entre les bords en recouvrement, et (iv) on presse les bords en recouvrement l'un sur l'autre en les laissant se refroidir, les surfaces étant ainsi presque entièrement liées par le matériau thermoplastique des feuilles, et les vides éventuels ou faux plis étant remplis par le matériau thermo- plastique ajouté. Conformément à l'invention, le matériau thermo- plastique d'apport est ajouté entre les bords en recou- vrement en une position pratiquement adjacente à la partie des surfaces fondue par le coin chaud. Selon un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention, le coin chaud utilisé pour souder les bords en recouvrement des feuilles thermoplastiques se compose d'un coin en matériau approprié et de mo- yens pour chauffer ce coin, lesquels se présentent sous la forme d'une bobine d'induction contrôlée ou de tout élément analogue. Selon un troisième mode de réalisation conforme à l'invention, le coin chaud utilisé pour souder les bords en recouvrement des feuilles thermoplastiques se compose d'un coin en matériau approprié et d'un dis- positif de chauffage par résistance de ce coin, avec des moyens permettant de faire passer un courant basse -4- tension de forte intensité dans le coin. - Conformément à l'invention, les coins des deu- xième et troisième mode de réalisation comportent un dispositif de mesure de température permettant de con- tr8ler le dispositif de chauffage du coin. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatifs qui représentent: Figure 1, une vue schématique en élévation de feuilles en matériau thermoplastique en recouvre- ment, soudées par l'intermédiaire d'un coin, conformé- ment au premier mode de réalisation; 15. Figure 2, une vue schématique en élévation de feuilles en matériau thermoplastique en recouvre- ment, soudées par l'intermédiaire d'un coin, conformé- ment au deuxième mode de réalisation; Figure 3, une vue schématique en élévation des bords en recouvrement de feuilles thermoplastiques soudées à l'aide d'un apport de matériau thermoplasti- que; et Figure 4, une vue en élévation de l'extrémité de deux feuilles en matériau thermoplastique en recou- vrement, dont les bords sont soudés à l'aide d'un coin chaud et d'un apport de matériau thermoplastique. Dans le premier mode de réalisation représenté sur la Figure 1, les surfaces adjacentes 1 et 2 des bords en recouvrement 5 et 4 de deux feuilles en maté- riau thermoplastique sont soudées à l'aide d'un coin chaud 5. Le coin chaud 5 est chauffé par une bobine d'induction extérieure 6. Le coin chaud est déplacé entre les surfaces 1 et 2, dans le sens indiqué par la flèche X. A mesure -5- qu'il se déplace, il provoque la fusion des surfaces Dr4citées qui sont ensuite pressées l'une sur l'autre par un galet 7. Les surfaces fondues 1 et 2 sont ainsi amenées en contact, et le matériau fondu se solidifie lorsque sa température descend au-dessous de son point de fusion, les feuiPes étant ainsi soudées l'une à l'autre. Pour contrôler la température du coin chaud , on place dans ce dernier un dispositif de mesure de température 8, aussi près que possible de l'extré- mité pointue 9 de ce coin. Le dispositif 8 est raccor- dé à un circuit de contrôle (non représenté) qui contrôle l'alimentation de la bobine d'induction 6 de chauffage du coin. Dans le deuxième mode de réalisation représen- té Figure 2, les deux feuilles thermoplastiques sont soudées comme il vient d'être décrit, mais on utilise à cette fin un coin chaud différent. Le coin chaud 10 de cette deuxième version a la forme d'une coque 11 en matériau résistant approprié. Les extrémités 12 et 13 de la coque 11 sont raccordées à des conducteurs électriques 14 et 15. Un courant basse tension de forte intensité est envoyé dans le coin, par l'intermédiaire des conducteurs précités, ce qui porte ce coin à la température appropriée. Comme dans le mode de réalisation précédent, un dispositif de mesure de température 16 est placé à proximité de l'extrémité 17 du coin. Le dispositif 16 contrôle de manière connue le courant qui circule dans le coin, et contrôle de la sorte la température de ce coin. Dans les deux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, on peut introduire une petite quantité de matériau thermoplastiaue fondu entre les surfaces 1 et. , lorsque ces surfaces ont été fondues par le coin, mais avant qu'elles soient Pressées l'une sur l'autre par le galet 7. L'introduction peut se faire à l'aide d'une buse 18 Dlacée à proximité de la pointe ou bord arrière 19 du coin 20, comme on l'a représenté Figure T, Lorsque le galet presse les deux feuilles l'une sur l'autre, les surfaces fondues 1 et 2 sont mises en contact comme il a été décrit. Le matériau thermoDlas- tique fondu ajouté se rassemble dans lés vides ou faux plis éventuels, là ou les surfaces ne sont pas soudées, ce qui assure la continuité et la perfection de la sou- dure. On a illustré Figure 3 l'une des causes de la formation de faux plis. Lorsque les deux feuilles pas- sent sous le galet 7, il arrive souvent qu'une petite ondulation se forme dans l'une des feuilles devant ce galet 7. Ces ondulations peuvent passer sous le galet et former un faux pli 21. Le matériau thermoplastique d'apport 22 se rassemble dans ces faux plis et les rend étanches comme il a été décrit. Une variante de ce mode de réalisation est illustrée Figure 4. Dans ce cas, au lieu d'introduire le matériau thermoplastique d'apport entre la pointe du coin et le galet,on l'introduit latéralement à ces deux dispositifs. A mesure Que le galet presse les surfaces l'une sur l'autre, le matériau thermoplasti- aue d'aDport se rassemble sous forme d'un bourirlet 23 latéral aux surfaces soudées, ce qui bouche les fentes ou vides pouvant se présenter. On remarquera que la chaleur du matériau thermoplastique d'apport fait fondre les surfaces des feuilles par un mécanis- me de soudage analogue. On vient donc de décrire un nouveau procédé de soudage des bords en recouvrement de feuilles en maté- -7- riau thermoplasticue. La liaison obtenue est efficace, étanche et on utilise à cette fin des coins dont la température peut être contrôlée aisément et avec une assez grande précision. D'autres variantes peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention. -8- REVENDICATIONS ) Procédé pour souder entre elles des feuil- les en matériau thermoplastique, caractérisé en ce au'il consiste: (i) à placer deux feuilles à souder (3,4) de telle sorte qu'elles soient sensiblement adjacentes et nue leurs bords adjacents soient en recouvrement, (ii) à déplacer un coin chaud (5) entre les bords en recouvrement, en contact avec les surfaces adjacentes (1,2) des deux feuilles, la température du coin étant suffisante nour faire fondre les deux sur- faces, (iii) à apporter une certaine quantité de matériau thermoplastique fondu entre les bords en recouvrerient, et (iv) à presser les bords en recouvrement l'un sur l'autre en les laissant se refroidir, les surfaces étant ainsi presque entièrement liées par le matériau thermoplastique des feuilles et les vides éventuels et faux plis étant remplis par le matériau thermoplasti- que ajouté. ) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le matériau thermoplastique d'apport est ajouté entre les bords en recouvrement en une po- sition pratiquement adjacente à la partie des surfaces fondue par le coin chaud (5). 3 ) Coin chaud utilisé pour souder les bords en recouvrement de feuilles en matériau thermoplastique, caractérisé en ce qu'il se compose d'un coin (5) en matériau a'nronrié et de moyens pour chauffer ce coin, lesquels moyens se présentent sous la forme d'une bobine d'induction contrôlée (6). -9- 4 ) Coin chaud utilisé pour souder les bords en recouvrement de feuilles en matériau thermoplasti- que, caractérisé en ce qu'il se compose d'un coin (5) en matériau approprié et de moyens permettant de faire passer dans le coin (10) un courant basse tension de forte in7ensité. ) Coin chaud selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce quail comporte un dispositif de mesure de température (8,16) pour contrôler les mo- yens de chauffage du coin (5,10). 6 ) Appareil comportant un coin chaud (20) selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce eu'il comporte des moyens (18) pour introduire du matériau thermoplastioue fondu supplémentaire entre les bords en recouvrement après passage du coin chaud, ainsi que des moyens (7) pour presser les bords en recouvrement l'un sur l'autre après introduction du matériau thermoplastique fondu.