Brevet FR2500370A1 — publié le 19820827

La présente invention est relative à des pièces moulées composites en plastomères et élastomères et à un procédé, ainsi qu'à un appareillage pour leur fabrication. On utilise les élastomères (caoutchoucs naturels et synthétiques) d'une part et les plastomères d'autre part pour la fabrication de nombreux produits. Les élastomères et les plastomères peuvent respectivement être définis comme suit : les élastomères sont des matériaux purs ou des compositions destinés à subir,après mise en forme, une opération de vulcanisation irréversible et les plastomères sont des matériaux purs ou des compositions de matériaux destinés à être mis en forme après élévation de leur température, mais d'une façon réversible. Les principales caractéristiques qui distinguent les plastomères des élastomères sont, comme on le sait, les suivantes - les plastomères, ou thermoplastes,et leurs mélanges éven tuels avec des charges, des plastifiants, subissent, lors que leur température augmente au-delà d'un certain point critique qui varie avec chaque produit, un ramollissement qui est mis à profit pour la mise en forme du produit par moulage, calandrage ou extrusion. Le produit obtenu est alors refroidi et conserve la forme que ces opérations lui ont donnée. Mais cette opération est reversible. Si le produit formé est à nouveau amené à une température suffisamment élevée, son ramollissement se produira et il pourra se déformer, s'il est alors sou mis à des contraintes. - Les élastomères sont utilisés sous forme de mélanges con tenant notamment des agents de vulcanisation. Ces mélan ges sont également mis en forme grâce à une plastifica tion à des températures supérieures à l'ambiante. Mais une fois en forme, ils subissent une réaction dite de vul canisation, qui leur confère leurs caractéristiques défi nitives, et notamment leur élasticité, mais d'une façon irréversible. Le caoutchouc, une fois vulcanisé, restera élastique dans une large gamme de températures.Il suppor tera sans déformation l'élévation de température jusqu'à ce que celle-ci conduise à sa destruction. Les opérations de transformation des élastomères et des plasuntres sont donc très différentes en ce que les plastiques sont injectés chus, dans des nobles refroidis,alors que les élastomères doivent entre vulcanisés dans des nobles chauds,d'où ils sont déuulés sans refroidissanent préalable. Par ailleurs, comme on le sait,les élastomères et les plastomères possèdent des propriétés spécifiques qui font préférer les élastomères ou les plastcmères,selon le cas,dans des applications déterminées.C'est ainsi que les élastomères,qui présentent une élasticité plus éle#rêe,une meilleure résistance au froid et des déformations r8Xnentes plus faibles, sont préférés pour les applications dynamiques (#oeutiatiques,pièces pour accouplements, "Silent-Blocs",etc...) Les plastttêres,quant à eux, sont d'une mise en oeuvre plus facile, permettent de fabriquer des produits rigides présentant de bonnes propriétés mécaniques, et permettent une meilleure présentation et les colorations les plus diverses. Il serait toutefois souhaitable de pouvoir disposer de produits composites qui comportent des parties respectivement en plastomères et en élastomères pour mettre à profit les propriétés différentes de ces deux types de matériaux pour des fonctions différentes. Or il n'existe pas, actuellement, de pièces moulées composites à base d'élastomères et de plastomères moulés ensemble, attendu que - les méthodes de transformation de ces matériaux sont diffé rentes, - les élastomères sont généralement, à quelques exceptions près, incompatibles avec les plastomères. Il est, par ailleurs, connu de mouler des produits "composites" constitués par plusieurs qualités différentes soit d'élastomères, soit de plastomères. C'est ainsi, par exemple, que pour fabriquer des pneumatiques, on moule ensemble un certain nombre de mélanges de caoutchoucs de compositions différentes et souvent à base d'élastomères diffé rents. De même, on obtient, par moulage par injection, des pièces moulées en plastomères de plusieurs couleurs, par exemple. D'autre part, notamment dans la fa#rication de tubes en matière plastique à faible épaisseur de paroi, rendus flexibles, par exemple par moulage d'ondulations, il est difficile de réaliser un raccord solidaire du tube en ma tière plastique et qui puisse être fixé d'une façon parfaitement étanche sur un about. La présente invention s'est en conséquence donné pour but de pourvoir à des pièces moulées composites en plastomères et élastomères, qui sont capables de répondre aux besoins de la pratique mieux que ne le permettaient les pièces moulées non composites proposées conformément à l'Art antérieur, notamment en permettant l'obtention de pièces moulées composites présentant des parties en élastomères et des parties en plastomères qui sont appelées à avoir des fonctions différentes déterminées par leurs caractéristiques de rigidité, par exemple, pour les plastomères, et d'élasticité, par exemple, pour les élastomères, dans lesquelles les obstacles représentés par les méthodes de transformation différentes et par l'incompatibilité de ces matériaux sont éliminés, et dont les caractéristiques d'étanchéité sont améliorées par rapport aux solutions proposées dans l'Art antérieur. La présente invention a pour objet une pièce composite moulée à base d'élastomères et de plastomères moulés ensemble, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce en plastomère pourvue sur au moins une partie de sa surface d'un surmoulage en élastomère, respectivement, qui adhère de façon étanche sur ladite surface et dont l'élasticité assure une étanchéité parfaite avec l'about auquel le tube doit être relié. Selon un mode de réalisation avantageux de ladite pièce composite à base d'élastomères et de plastomères moulés ensemble, la partie de la pièce qui reçoit le surmoulage est, de préférence, sans ondulation. Selon un autre mode de réalisation avantageux de ladite pièce composite moulée à base d'élastomères et de plastomères moulés ensemble, cette dernière est constituée par un tube en plastomère sur au moins l'une d e s extrémités duquel e s t surmoulé un embout en élastomère dont l'élasticité assure une étanchéité parfaite sur un about extérieur. La présente invention a également pour objet un procédé de moulage d'une pièce composite en plastomères et en élastomères, qui consiste à surmouler sur au moins une partie de la surface d'une pièce en plastomère, une pièce en élastomère, par application de chaleur suivant un gradient de température qui varie depuis une température inférieure à la température de ramollissement du plastomère jusqu'à la température de vulcanisation de l'élastomere. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé objet de la présente invention, la partie de la pièce composite moulée porteuse du surmoulage, est soumise, lors de l'opération de surmoulage, à un refroidissement par tous moyens appropriés. Selon un autre mode de réalisation avantageux du procédé objet de la présente invention, la partie de la pièce en plastomère destinée à recevoir un surmoulage en élasto nière est enduite d'un adhésif approprié, préalablement à l'opération de surmoulage,pour améliorer l'adhérence. Conformément à une application du procédé conforme à la présente invention, à la fabrication d'un tube en plastomère pourvu d'au moins un embout en élastomère, le tube en plastomère, de préférence placé sur un noyau de forme appropriée, est pourvu à au moins l'une de ses extrémités, d'un embout en élastomère surmoulé, par transfert, de préférence, la température du noyau et du moule de transfert étant réglée de manière à appliquer, en début d'opération, une température inférieure à la température de ramollissement du plastomère, laquelle est progressivement portée à la température d'adhésion des deux matériaux l'un à l'autre, puis à la température de vulcanisation de l'élastomère. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé conforme à la présente invention, le gradient de température auquel sont soumises les pièces en matériaux composites à assembler est modulé cycliquement, à l'aide de moyens de modulation de la température. Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, les moyens de modulation cyclique de la température consistent en un refroidissement appliqué de façon programmée aux matériaux à assembler. La présente invention a, en outre, pour objet un appareillage pour le moulage de pièces composites en plastomères et élastomères moulés ensemble, comprenant un moule monté dans une presse, caractérisé en ce que le moule est constitué par deux demi-cavités, à savoir une demi-cavité inférieure et une demi-cavité supérieure, et comprend, dans sa partie centrale, un élément de contact avec le plastomère, la demi-cavité supérieure étant équipée d'un système de transfert de type approprié, tandis que l'élément central de contact avec le plastomère est pourvu d'un dispositif de modulation de la température. Selon un mode de réalisation avantageux de cet appareillage, le dispositif de modulation de la température associé à l'élément central susdit, est constitué par un système de ventilation intérieure. Selon un autre mode de réalisation avantageux de cet appareillage, la commande de mise en fonctionnement et d'arrêt du dispositif de modulation de la température est actionnée par les manoeuvres de commande de fermeture et d'ouverture de la presse qui contient le moule. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions,qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention vise plus particulièrement les pièces moulées composites en plastomères et en élastomères, leur procédé de fabrication ainsi que les appareillages mis en oeuvre pour les fabriquer, de même que les articles obtenus à partir desdites pièces moulées composites. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une piè ce moulée composite conforme à la présente invention - la figure 2 est une représentation schématique en coupe longitudinale d'un moule utilisé pour la fabrication de pièces moulées composites conformes à la présente inven tion, et - la figure 3 est une vue partielle, à plus grande échelle, du moule représenté à la figure 2, équipé d'un système de ventilation intérieure du moule. il doit être bien entendu, toutefois, que ce dessin et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. L'invention sera décrite dans ce qui va suivre dans son application à la fabrication de tubes en plastomères dont une extrémité est pourvue d'un embout en êlastanere obtenu par surmoulage, ladite application constituant un exemple non limitatif de réalisation de l'objet de l'invention et étant bien entendu que l'invention englobe des articles des formes les plus diverses, destinés aux usages les plus divers. L'article représenté à titre d'exemple non limitatif à la figure 1 est un tube 1 en plastomère comportant à l'une de ses extrémités 2, un embout 4 surmoulé en élastomère. Pour la fabrication de tubes à faible épaisseur de paroi, on recourt généralement à l'utilisation de matières plastiques, en raison de leur rigidité et de leur facilité de mise en oeuvre. il est également connu de rendre de tels tubes en matière plastique flexibles, par exemple par moulage d'ondulations. Ces tubes présentent toutefois l'inconvénient de ne pas permettre d'obtenir un raccord parfaitement étanche à leurs extrémités car, conformément à l'Art antérieur, le raccordement était obtenu par surmoulage d'un embout souple réalisé en un plastomère du même type que celui utilisé pour la fabrication du tube, mais plus plastifié. On peut également, par exemple, envisager l'utilisation d'une pièce de raccordement séparée en élastomère, avec toutefois, l'inconvénient de multiplier les pièces à assembler. Conformément à la présente invention, on surmoule un embout 4 en élastomère dont l'élasticité assure une étanchéité parfaite. Comme on le sait, les élastomères et les plastomères sont généralement incompatibles, sauf quelques exceptions telles que les thermoplastiques oléfiniques, qui sont miscibles avec les élastomères en général et sont donc soudables à ces derniers, le chlorure de polyvinyle, qui est compatible avec les nitriles acryliques, etc... En conséquence, on utilise dans le cadre de la présente invention, tous les couples plastomères/élastomères compatibles, tels que polyéthylène/EPT, polyéthylène/SBR, PVC surchloré/polychlorobutadiène, PVC/caoutchouc nitrile, TPO/EPDM, etc... Pour réaliser le surmoulage, dans l'exemple présentement décrit, il est préférable que le tube l comporte à son extrémité 2 destinée à recevoir le surmoulage, une partie droite (non ondulée) 3. Selon une variante de l'invention (non représentée), l'extrémité du tube destinée à recevoir le surmoulage, peut être enduite préalablement à la réalisation du surmoulage, d'une colle vulcanisable obtenue, par exemple, par dissolution de la composition d'élastomère choisie pour réaliser l'embout 4 en élastomère, dans un solvant approprié tel que cyclohexane par exemple. Le surmoulage est avantageusement réalisé dans un moule comportant une demi-cavité inférieure 5, une demicavité supérieure 6, et une partie centrale, ou noyau 7, sur laquelle est enfilé le tube jusqu'à un épaulement 8. La demi-cavité supérieure 6 est alimentée par un système de moulage par transfert classique 9. Les études effectuées par la Demanderesse lui ont permis de mettre en évidence que pour obtenir une bonne adhésion de l'embout surmoulé 4 en élastomère sur l'extrémi- té 2 du tube 1 en plastomère, il faut que l'elastomère, avant vulcanisation, soit mis en contact avec le plastique â une température inférieure à la température de ramollissement du plastique, car si le plastique est porté à une température trop élevée avant le transfert de l'élastomère, il subit, au moment du transfert, des déformations importantes. il est donc nécessaire de pourvoir le moule de moyens de modulation de la température à l'intérieur du moule, de façon à ce que celle-ci soit inférieure à la température de ramollissement du plastomère au moment de la mise en place du tube 1 sur le noyau 7.Dans ce but, le noyau est pourvu de moyens de modulation de la température avantageusement cons titués par un système de ventilation intérieure constitué par un tube de ventilation 10 alimenté par une source d'air extérieure 11 équipée d'une électrovanne 12 commandée par les manoeuvres de commande de fermeture et d'ouverture des plateaux d'une presse chauffante (non représe#tée), dans laquelle est placé le moule. A titre d'exemple non limitatif, dans le cas du surmoulage d'un embout en un élastomère tel qu'EPDM (élastomère de composition classique à base de terpolymère thylène- propylène-diène) à l'une des extrémités d'un -: :;2#e rigide en plastomère (tel que polypropylène ou un melartte de nette mati ère plastique avec des terpolymères éthylène-propylène- diène, connu sous le nom de TPO et g i peuvent, suivent 7es caractéristiques recherchées, comporter des proportions variables des deux constituants), les deux demi-moules supé- rieur 6 et inférieur 5 sont portés à une température de l'ordre de 1900C par le contact avec les plateaux de la presse chauffante.Le noyau 7 est d'une part porté á cette température par le contact avec les deux demi-moules 5 et 6, et est d'autre part modulé en température à l'aide du système de ventilation intérieure 10, 11, 12, qui refroidit l'extrémité du noyau qui supporte le tube plastique (cf. figure 3) de telle manière que la température du plastique ne dépasse pas 1500C, qui est une température inférieure à la température de ramollissement du plastique, mais cependant suffisante pour assurer l'adhésion de l'élastomère sur le plastomère et insuffisante pour réaliser la vulcanisa tion de l'élastomère. Dès que l'adhésion de l'élastomère sur le plastique est obtenue, la ventilation est arrêtée pour permettre la vulcanisation de l'élastomère à 1900C environ.Cette modulation de la température entre la tempé rature d'adhésion et la température de vulcanisation de l'élastomère est programmée de façon cyclique en mettant la mise en route et l'arrêt de la ventilation sous la dépen dance des déplacements des plateaux de la presse chauffante, en procédant, par exemple, comme suit : au début d'un cycle, un tube l est enfilé sur le noyau 7 comme indiqué plus haut, puis la presse est fermée et le caoutchouc de surmoulage est introduit par transfert par la partie supérieure 6 du moule, après quoi la ventilation est mise en route pendant 30 secondes environ, au bout desquelles la presse est ouverte et la pièce surmoulée terminée est éjectée après mise en place du tube suivant, pour un nouveau cycle, la presse est refermée ; la commande de fermeture de la presse coupe la ventilation, dont la remise en route est programmée après l'opération de transfert du surmoulage en caoutchouc. L'on comprendra aisément que l'exemple décrit dans ce qui précède en référence à l'application de l'invention à la fabrication de tubes à paroi mince en plastomère pourvus d'un embout étanche en élastomère, n'est pas limitatif et est donné uniquement à titre d'illustration de l'invention qui s'étend à la production de tous produits obtenus par surmoulage, d'un élastomère par exemple, sur une pièce en plastomère par exemple, dans un moule dont la zone de contact avec le plastomère comporte un dispositif de modulation programmée de la température. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, 1 'inven- tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire,toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 10 Pièce composite moulée à base d'élastomères et de plastomères moulés ensemble, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce en plalstomère pourvue sur au moins une partie de sa surface, d'un surmoulage en élastomère, qui adhère de façon étanche sur ladite surface et dont l'élasticite assure une étanchéité parfaite avec l'about auquel le tube doit être relie. 2 - Pièce composite moulée selon la Revendication 1, caractérisée en ce que la partie de ladite pièce qui reçoit le surmoulage est, de préférence, sans ondulation (3). 30 Pièce composite moulée selon l'une quelconque des Revendications l et 2, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un tube (l) en plastomère sur au moins l'une des extrémités (2) duquel est surmoulé un embout (4) en élastomère dont l'élasticité assure une étanchéité parfaite sur un about extérieur. 40- Procédé de moulage d'une pièce composite en plas tomères et en élastomères, caractérisé en ce qu'il consiste à surmouler sur au moins une partie de la surface d'une pièce en plastomère, une pièce en élastomère, par application de chaleur suivant un gradient de température qui varie depuis une température inférieure à la température de ramollissement du plastomère jusqu'à la température de vulcanisation de l'élastomère. 50 Procédé selon la Revendication 4, caractérisé en ce que la partie de la pièce composite moulée porteuse du surmoulage, est soumise, lors de l'opération de surmoulage, à un refroidissement par tous moyens appropriés. 60 Procédé selon la Revendication 4 ou la Revendication 5, caractérisé en ce que la partie de la pièce en plastomère destinée à recevoir un surmoulage en élastomère, est enduite d'un adhésif approprié, préalablement à l'opération de surmoulage. 70 Procédé selon l'une quelconque des Revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il s'applique à la fabrication d'un tube (1) en plastomère pourvu d'au moins un embout (4) en élastomère, auquel cas le tube en plastomère, de préférence place sur un noyau (7) de forme appropriée, est pourvu à au moins l'une de ses extrémités (2) d'un embout (4) en élastomère, moulé, de préférence par transfert, la température du noyau et du moule de transfert étant réglée de manière à appliquer en début d'opération, pendant une durée programmée, une température inférieure à la température de ramollissement du plastomère, laquelle est suffisante pour assurer l'adhésion des deux matériaux l'un à l'autre, puis à élever la température jusqu a la température de vulcanisation de l'élastomère. 80 Procédé selon la Revendication7 , caractérisé en ce que la température à laquelle sont soumises les pièces en matériaux composites à assembler est modulée cycliquement suivant un gradient de température prédéterminé, à l'aide de moyens de modulation de la température. 9 ", Procédé selon la Revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de modulation cyclique de la températu- re consistent en un refroidissement appliqué de façon programmée aux matériaux respectivement en plastomères et en élas- tomères, à assembler. 100 procédé selon l'une quelconque des Revent-cations 4 à g , caractérisé en ce que la température Inférieure à la temperature de ramollissement du plastomère est obtenue par un refroidissement appliqué pendant c dur#e programmée à la zone de contact entre la partie tu moule ne porte le plastomère, et ce dernier. 11 Appareillage pour le moulage de pinces composi- tes en plastomères et élastomères moulés ensemble,selon l'une quelconque des Revendications 1 à 4, comprenant un moule monté dans une presse, caractérisé en ce que le moule est constitué par deux demi-cavités, à savoir une demicavité inférieure (5) et une demi-cavité supérieure (6), et comprend dans sa partie centrale , un élément de contact (i) avec le plastomère, la demi-cavité supérieure (6) étant équipée d'un système de transfert (9) de type approprié, tandis que l'élément central (7) de contact avec le plastomère est pourvu d'un dispositif de modulation de la température. 120. Appareillage selon la Revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de modulation de la température associé à l'élément central(7) susdit est constitue par un système de ventilation intérieure (10, 11, 12). 430 Appareillage selon la Revendication 11 ou la Revendication 12, caractérisé en ce que la commande de mise en fonctionnement et d'arrêt du dispositif de modulation de la température est actionnée par les manoeuvres de commande de fermeture et d'ouverture de la presse qui contient le moule.