Brevet FR2637837A1 — publié le 19900420

L'objet de la présente invention est un procédé de soudage par haute fréquence de feuilles entre elles dont l'une au moins est en polycarbonate. Dans la technique antérieure, il est connu de souder des feuilles de polycarbonate entre elles, la méthode la plus couramment utilisée consistant à combiner les effets de la chaleur et de la pression. Par cette méthode, on introduit le sandwich formé des différentes feuilles à souder dans une presse thermique. La température doit être supérieure à la température de transition vitreuse de la substance plastique et généralement cette température est comprise entre 1600C et 1800C. La pression appliquée varie entre et 1000 N/cm2. En raison des temps de montée en température et de refroidissement sous pression, le temps nécessaire pour réaliser le soudage de ces plaques de polycarbonate est généralement compris entre 40 et 45 mn. De même, dans la technique antérieure, il est connu d'utiliser la haute fréquence pour réaliser le soudage de matériaux tel que le PVC. Ce soudage est effectué entre deux électrodes métalliques que l'on maintient en pression pendant l'application de la haute fréquence. Or les essais ont montré que cette méthode ne pouvait s'appliquer pour du polycarbonate, une raison étant que la température d'amorçage de la réaction pour du polycarbonate est trop élevée (de l'ordre de 1000C). Aussi l'invention a-t-elle pour objet un procédé de soudage de feuilles de polycarbonate dans un temps nettement inférieur à celui obtenu par les procédés de la technique antérieure. D'autres objets de la présente invention apparaîtront dans la description plus détaillée qui va suivre. L'invention concerne un procédé de soudage de feuilles thermosoudables, dont au moins une est en polycarbonate, comprenant les étapes suivantes: 1) la superposition des feuilles à souder entre elles, 2) l'introduction du sandwich ainsi réalisé entre les deux électrodes métalliques d'une presse à haute fréquence, 3) la mise sous pression et l'application d'une fréquence dont la valeur est appropriée pour exciter les liaisons moléculaires du polycarbonate, 4) le refroidissement, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'une au moins des faces du sandwich réalisé est séparée de l'électrode métallique par une plaque de verre. La description qui suit est faite en faisant référence aux dessins dans lesquels: La figure 1 représente de façon schématique le dispositif général de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 2 représente de manière schématique un mode de réalisation d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour la fabrication de cartes magnétiques à haute densité. On fait maintenant référence à la figure 1 représentant de façon schématique le dispositif général de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. On superpose tout d'abord les feuilles à souder entre elles de manière à réaliser un "sandwich" (1). Ce sandwich (1) peut être composé uniquement de feuilles de polycarbonate ou bien composé de feuilles de polycarbonate en alternance avec des feuilles d'un autre matériau tel que du PVC par exemple. Le sandwich ainsi réalisé est alors placé de préférence entre deux plaques de verre (2), (3), mais en réalité il suffit que l'une des faces du sandwich soit au contact d'une plaque de verre. Ce verre doit présenter certaines caractéristiques; il doit en effet être capable de résister aux chocs thermiques ainsi qu'à la compression. On peut à cet effet utiliser un verre trempé ou une vitro-céramique du type: vision de Corning. L'épaisseur des plaques varie en fonction de l'épaisseur des couches à assembler et peut être de l'ordre de 2 à 5 mm. L'ensemble formé du sandwich de polycarbonate entouré des deux plaques de verre est alors placé entre les machoires (4), (5) de la presse constituées par deux pavés métalliques. Ces deux pavés métalliques jouent en même temps le rôle des électrodes pour l'application de la haute fréquence. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, on dispose une feuille (6) d'un matériau souple, ne réagissant pas à la haute fréquence, entre les plaques de verre et le métal formant chaque électrode afin d'absorber les défauts dus à une mauvaise planéité de la surface des électrodes ou de la surface des plaques de verre, en contact avec l'électrode métallique. En effet, en raison de la pression exercée, il est absolument indispensable qu'il n'y ait aucune force de flexion qui s'exerce sur les plaques de verre lorsque celles-ci sont en pression. A titre d'exemple on pourra utiliser du carton ou du Téflone. Ensuite lorsque l'ensemble est ainsi disposé, on établit la pression (comprise entre 100 et 1000 N/cm2) et on effectue le soudage par application d'une haute fréquence. La haute fréquence doit avoir une valeur apte à exciter les liaisons moléculaires du polycarbonate et est généralement comprise entre 25 et 30 MHz et de préférence 27,12 MHz. Dans ces conditions, le temps d'application de la haute fréquence doit être de l'ordre de 5 à 20 s. Après cela, il est nécessaire d'attendre le refroidissement de l'ensemble avant de séparer le sandwich de polycarbonate des plaques de verre. Dans un mode de réalisation préféré, le refroidissement s'effectue en maintenant le sandwich sous pression. En effet on a observé que, lorsque l'on supprime la pression existant pendant l'application de la haute fréquence, on obtient des défauts, tels que des bulles par exemple, qui peuvent être gênants pour certaines applications. On fait maintenant référence à la figure 2 qui illustre de manière schématique un exemple de dispositif de mise en oeuvre du procédé pour la fabrication de cartes magnétiques à haute densité. La carte magnétique que l'on souhaite réaliser est une carte magnétique à haute densité constituée d'un support semi-rigide et stable en dimension portant sur la majeure partie d'au moins une de ses surfaces un milieu d'enregistrement magnétique formé de particules magnétiques. Le support de la carte et le milieu magnétique lui-même doivent posséder une déformation élastique, c'est-à-dire, pouvoir retrouver leur forme initiale, même après des courbures répétées. La carte doit en outre être thermiquement stable pour supporter sans déformation les températures courantes de l'environnement. Pour ces raisons, on a choisi de réaliser cette carte en polycarbonate à partir de plusieurs couches superposées. Cette carte se compose donc d'un nombre de feuillets de polycarbonate compris entre 2 et 10 de manière à réaliser un sandwich dont l'épaisseur est comprise entre 400 pm et 1000 pm, l'un de ces feuillets au moins supportant une couche magnétique. Ces feuillets de polycarbonate peuvent, à titre d'exemple, être en LEXAN (fabriqué par General Electric Co). L'épaisseur de chaque feuillet varie entre 25 et 200 pm. La couche magnétique est, elle aussi, enduite sur un support de polycarbonate dont l'épaisseur varie entre 25 et 75 pm. L'épaisseur de la couche magnétique est de l'ordre de 5 pm. Dans le cas de notre exemple représenté en figure 1, on réalise la carte à partir de 4 couches de polycarbonate (7), (8), (9), (10), incluant celle qui supporte la couche magnétique. Par des dispositifs d'alimentation en rouleau, des dispositifs d'entraînement, de guidage et de centrage des bandes, on amène les bandes à se superposer parfaitement entre elles. On réalise alors, par des moyens appropriés (11), un premier découpage de façon à avoir un sandwich ayant la surface nécessaire pour réaliser 3 cartes (ou plus suivant les dimensions de la presse). Afin de maintenir les différentes couches parfaitement superposées, on réalise une première soudure (12) en chaque coin du sandwich. Cette soudure peut être réalisée par exemple au moyen d'ultra-sons. On introduit alors le sandwich dans un dispositif à plusieurs postes comprenant essentiellement une presse permettant d'appliquer la haute fréquence (13), une presse munie d'un circuit de refroidissement (14) et un dispositif de découpage des cartes individuelles (15). Le sandwich passe en premier entre les mâchoires de la presse (13) permettant d'appliquer la haute fréquence. Sur chaque mâchoire de ladite presse, on dispose une plaque de verre dont l'épaisseur est de l'ordre de 5 mm. On établit alors la pression et enfin on soude en appliquant la haute fréquence. Dans notre mode de réalisation, les conditions opératoires sont les suivantes: - Surface du sandwich à souder: 200 mm x 90 mm - Puissance de la presse: 6 KW - Fréquence HF: 27,12 MHz. - Pression sur le sandwich: 100 à 200 N/cm2 - Intensité fournie par le générateur: 1,5 A - Temps d'application de la HF: = 15 s. Après cela, avant de pouvoir libérer le sandwich, il faut le refroidir; en effet, la température de soudage 263t837 doit être supérieure à la température de transition vitreuse du polycarbonate et est généralement comprise entre 130 et 190 C. Ce refroidissement, en raison de la planéité des surfaces requise pour une telle application, est fait en maintenant la pression utilisée lors du soudage. Cela peut être réalisé dans la presse que l'on utilise pour le soudage. Il faut compter alors environ 30 s pour redescendre à la température souhaitée (environ 30 à 350C). Dans notre mode de réalisation, afin de libérer plus rapidement la presse à haute fréquence, on prévoit une autre presse (14) munie d'un circuit de refroidissement, un système approprié étant prévu pour assurer le transfert du sandwich sous pression dans ladite presse de refroidissement. Lorsque la température souhaitée est atteinte, on évacue le sandwich vers un poste de découpe (15) o l'on réalise alors les cartes individuelles. Ce dispositif à postes successifs permet ainsi de fabriquer de telles cartes en série et d'une manière complètement automatisée. De plus, ce dispositif de soudage par l'intermédiaire de plaques de verre présente un avantage supplémentaire dans le cas de supports magnétiques à haute densité. En réalité, pour de tels supports magnétiques, il est nécessaire d'avoir une couche magnétique à surface extrêmement lisse et unie. En effet, la rugosité et l'ondulation de la surface de la couche provoquent, aux têtes d'enregistrement et de lecture en contact direct avec ladite couche magnétique, des effets de distance qui se traduisent par une modulation de l'amplitude ou une fluctuation du niveau des signaux enregistrés ou lus, diminuant ainsi le rapport signal/bruit obtenu. Or, lorsque l'on réalise le soudage des couches de polycarbonate directement sur des surfaces métalliques, on obtient une rugosité arithmétique qui est de l'ordre de nm, alors qu'en intercalant une plaque de verre poli entre l'électrode métallique et la couche magnétique, on obtient une rugosité qui est de l'ordre de 4 à 5 nm. On obtient ainsi une amélioration de l'état de surface de la couche magnétique, qui, dans la technique antérieure, est obtenu par une opération supplémentaire de calandrage. REVENDICATIONS 1 - Procédé de soudage de feuilles thermosoudables dont au moins une est en polycarbonate comprenant les étapes suivantes: 1) la superposition des feuilles à souder entre elles, 2) l'introduction du sandwich ainsi réalisé entre les deux électrodes métalliques d'une presse à haute fréquence, 3) la mise sous pression et application d'une fréquence dont la valeur est appropriée pour exciter les liaisons moléculaires du polycarbonate, 4) le refroidissement, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'une au moins des faces du sandwich réalisé est séparée de l'électrode métallique par une plaque de verre. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le refroidissement après soudage s'effectue en maintenant le sandwich sous pression. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que l'on dispose une feuille d'un matériau souple entre les électrodes métalliques et lesdites plaques de verre. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'une au moins des feuilles réalisant le sandwich supporte une couche magnétique. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la fréquence utilisée est de 27, 12 MHz. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'on refroidit sous une presse différente de celle utilisée lors du soudage. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'épaisseur des plaques de verre est comprise entre 2 et 5 mm. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la pression appliquée est comprise entre 100 et 1000 N/cm2. comprise entre 100 et 1000 N/cm