Brevet FR2538075A1 — publié le 19840622

La présente in Yenti Qn concerne une liaison étanche aux gaz et aux liquides entre une pièce de matière plastique et une pièce métallique La liaison étanche aux gaz et aux liquides entre des pièces métalliques, telles que des traversées de tube ou des inserts taraudés, et une pièce de matière plastique par enrobage de la pièce métallique par injection d'une matière plastique sous pression ou coulée dans un moule soulève de grandes difficultés A des tempé- ratures variables en particulier, les coefficients de dilatation linéaire différents de la matière plas- tique et du matériau métallique produisent rapidement des fentes par lesquelles le gaz ou le liquide peut s'écouler d'un côté de la pièce de matière plastique vers l'autre La réalisation habituelle de gorges sur la surface extérieure de la pièce métallique ou l'emploi de pièces métalliques à surface ondulée ou moletée ne permet également pas d'assurer à long terme la liaison étanche aux gaz et aux liquides entre la matière plastique et le métal. Il est déjà connu par la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne publiée sous le no 10 01 483, de déposer par frittage ou pulvérisa- tion une couche métallique très poreuse sur l'exté- rieur de pièces métalliques à enrober par injection, puis de faire fondre dans la couche métallique poreuse une matière plastique servant de brasure ou de couche de liaison entre la pièce métallique ainsi préparée et la pièce de matière plastique à relier Un tel procédé impose plusieurs opérations supplémentaires et est par suite coûteux. Le brevet de la République Fédérale d'Allemagne N O 28 19 017 décrit l'enrobage dans la matière plastique, par injection, d'un tube dont l'épaisseur de paroi est choisie de façon à permettre sa déformation élastique sous la pression d'injection. Un tel procédé est limité à quelques domaines d'emploi par suite de la faible épaisseur de paroi de la pièce métallique à enrober par injection. L'invention a pour objets une liaison étanche aux gaz et aux liquides entre une pièce de matière plastique et une pièce métallique, qui est enrobée dans cette dernière par coulée sous pression d'une masse de matière plastique plastifiée, ainsi qu'un procédé pour l'enrobage avec étanchéité aux gaz et aux liquides d'une pièce métallique dans une pièce de matière plastique, permettant une application facile et étendue, et évitant l'apparition de fuites. Selon une caractéristique de l'invention, au moins une gorge située dans la partie enrobée de la pièce métallique contient un joint annulaire de ma- tière élastomère la remplissant axialement et la gorge est réalisée de façon à présenter au voisinage de son fond un volume de dégagement non rempli par le joint. Un élément essentiel de la liaison est ainsi la gorge circonférentielle située sur la partie enrobée de la pièce métallique, contenant un joint élastomère qui la remplit axialement, et réalisée de façon à présenter au voisinage de son fond un volume d'évidement non rempli par le joint. Le joint peut pénétrer dans ce volume pendant l'opé- ration d'enrobage, au cours de laquelle la pièce métallique est entourée par la masse de matière plas- tique sous pression, puis développer, après la soli- dification de la matière plastique, sa force de reprise nécessaire pour l'étanchéité Le volume de dégagement est inutile en cas d'emploi d'un joint en mousse élastomère à cellules fermées. La production d'une telle liaison s'effectue comme suit La pièce métallique enrober est munie de façon habituelle d'une ou plusieurs gorges circon- férentielles dans la région de la liaison matière plastique-pièce métallique; un joint annulaire d'étanchéité élastique en élastomère résistant à chaud est placé dans une de ces gorges au moins et la remplit axialement, mais il convient de noter que la gorge est réalisée de façon à présenter au voisinage de son fond un volume de dégagement non rempl par le joint La pièce métallique portant le joint d'étan- chéité est ensuite introduite dans le dispositif nécessaire pour la production de la pièce de matière plastique, le dispositif (moule d'injection par exemple) est fermé, puis la pièce métallique est enrobée sous pression dans le dispositif par une masse de matière plastique plastifiée, se trouvant dans le moule ou injectée dans ce dernier La pression produite dans le moule comprime le joint élastique de façon à produire dans le matériau de ce dernier, après la solidification du matériau coulé, une force d'étanchéité suffisante par reprise élastique. Pour permettre cette reprise élastique, la gorge doit être réalisée de façon à présenter au voisinage de son fond un volume de dégagement non rempli par le joint d'étanchéité et permettant une déformation de ce dernier Afin que la matière plastique ne puisse pas pénétrer dans le volume de dégagement et le rem- plir pendant l'opération d'enrobage, le joint d'étan- chéité doit remplir axialement la gorge et protéger ainsi le volume de dégagement contre la péné- tration de matière plastique Une gorge de section cunéiforme est particulièrement favorable Il est évidemment possible aussi de munir plusieurs gorges d'un joint d'étanchéité et de les enrober L'étanchéité est ainsi plus sûre, mais il est alors nécessaire que la pièce de matière plastique présente une épaisseur de paroi plus grande pour accepter ces joints dlétan- chéité. Il est toutefois possible aussi de suppri- mer le volume de dégagement au voisinage du fond de la gorge et d'utiliser un joint annulaire d'étanchéité en mousse élastomère à cellules fermées Le volume de dégagement est constitué dans ce cas par les cellules de la mousse du joint d'étanchéité. Le procédé est applicable aussi bien avec une matière thermoplastique, telle que polyoléfine, chlorure de polyvinyle, polystyrène, polyméthacrylate de méthyle, polyacétate, polycarbonate, polytéréphtalate d'éthylène, polyamide, qu'avec une matière thermodur- cissable, telle que matière à mouler phénol-formaldéhyde, résine polyéther, résine époxyde, résine mélamine, ou avec des semi-produits plastiques ou plastifiés par chauffage (extrusion) Le facteur essentiel est dans tous les cas que la masse de matière plastique entoure sous pression la pièce métallique dans le moule, afin que le joint d'étanchéité cuisse développer sa force de reprise après la solidification de la masse plastique. Les élastomères usuels sont utilisables comme matériau pour le joint d'étanchéité On utilise essentiellement des joints d'étanchéité en caoutchouc naturel, butyle, nitrile, chloroprène, acryle, silicone, thiocol, ou en élastomères fluorés. La sélection parmi ces matériaux d'étanchéité s'effectue en fonction de la température d'enrobage dans la matière plastique et des propriétés des matériaux par rapport auxquels le joint doit assurer l'étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réali- sation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un insert taraudé enrobé dans une paroi de mat Xère plastique, avec coupe partielle; la figure 2 représente la traversée d'une paroi de matière plastique par un tube; la figure 3 représente un autre insert taraudé, avec coupe partielle; la figure 4 représente une autre tra- versée de tube enrobée dans une paroi de matière plastique; et la figure 5 représente un insert taraudé dont une gorge contient un joint d'étanchéité en mousse élastomère à cellules fermées. La figure 1 représente un insert taraudé enrobé dans une paroi de matière plastique 2, qui constitue une paroi de boîtier dans laquelle l'insert est enrobé La face extérieure de l'insert taraudé 1 présente trois gorges trapézoïdales annulaires 3, 4 et 5 La gorge 2 contient un joint annulaire d'étanchéité 6 élastique en caoutchouc chloroprène, qui la rem- plit axialement, de sorte que le joint s'applique sur les flancs de la gorge annulaire dans laquelle se forme un volume de dégagement, derrière ledit joint et au voisinage du fond de la gorge Pendant le surmoulage de l'insert taraudé par injection, le joint d'étanchéité est partiellement refoulé dans le volume de dégagement 7 avec déformation élastique et peut ainsi exercer son action d'étanchéité Par raison de clarté, un raccord 8 de tube est représenté vissé dans l'insert taraudé 1, par rapport auquel son étanchéité est assurée par un joint plat 9. La figure 2 représente une traversée de tube dans une paroi de matière plastique 22, le tube 21 présentant un étranglement 23 produit par roulage avec une section utile triangulaire pour le logement du joint annulaire d'étanchéité 24. La figure 3 représente un autre insert taraudé 31 avec quatre gorgesannulair Es 32, 33, 34 et de section rectangulaire; la gorge 33 contient un joint annulaire d'étanchéité ovale 36, et la gorge 34 un joint annulaire d'étanchéité rond 37. Ce dernier se trouve entièrement à l'intérieur de la gorge annulaire 34, c'est-a-dire décalé intérieure- ment dans la gorge de façon que la section utile exté- rieure restante de la gorge soit remplie par la matière plastique et contribue ainsi avantageusement à l'ancrage de la pièce métallique dans la pièce de matière plastique. La figure 4 représente une traversée 41 de tube enrobée dans une paroi de matière plastique 42 et présentant une gorge trapézoïdale munie au voisinage du fond d'un volume de dégagement 43 de section rectangulaire Le joint annulaire d'étanchéité 44 est logé dans la gorge et peut, sous l'action de la pression d'injection, se déformer dans le volume de dégagement. La figure 5 représente un insert taraudé 51 dans une paroi de matière plastique 52, la gorge annulaire 53 contenant un joint annulaire d'étanchéité 54 en mousse élastomère à cellules fermées Il est possible dans ce cas de supprimer le volume de déga- gement au voisinage du fond de la gorge, car le joint d'étanchéité contient déjà son volume de dégagement sous forme de ses cellules incluses. REVENDICATIONS 1 Liaison étanche aux gaz et aux liquides entre une pièce de matière plastique et une pièce métallique, qui est enrobée dans cette dernière par coulée sous pression d'une masse de matière plastique plastifiée et dont la partie enrobée est munie d'une ou plusieurs gorges circonférentielles sur sa face extérieure, ladite liaison étant carac- térisée en ce qu'au moins une gorge située dans la partie enrobée de la pièce métallique contient un joint annulaire de matière élastomère la remplissant axialement, et-la gorge est réalisée de façon à présenter au voisinage de son fond un volume de dégagement non rempli par le joint. 2 Liaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gorge est de section cunéiforme. 3 Liaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume de dégagement est remplacé par l'emploi d'un joint en mousse élastomère A cellules fermées. 4 Procédé d'enrobage avec étanchéité aux gaz et aux liquides d'une pièce métallique, dont la face extérieure est munie d'une ou plusieurs gorges circonférentielles, dans une pièce de matière plas- tique, la partie à enrober de la pièce métallique étant introduite dans un moule, puis enrobée sous pression par coulée d'une masse de matière plastique plastifiée dans le-moule fermé, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'au moins une gorge située dans la partie à enrober de la pièce métallique reçoit avant l'enro- bage un joint annulaire de matière élastomère la remplissant axialement, et la gorge est réalisée de façon à présenter au voisinage de son fond un volume de dégagement non rempli par le joint. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le volume de dégagement au voisinage du fond de la gorge est remplacé par l'emploi d'un joint en mousse élastomère à cellules fermées.