Brevet FR2694230A1 — publié le 19940204

PROCEDE DE FABRICATION D'OBJET EN MATIERE PLASTIQUE DE TYPE COMPOSITE L'invention concerne la fabrication d'un objet de type composite en matière plastique comprenant une partie de composant de structure en faisant partie intégrante comme, par exemple, un insert en matériau relativement ductile, à grand module d'élasticité et en particulier la fabrication d'un objet par un procédé de type "à noyau perdu" dans lequel, par exemple, la matière plastique est moulée à l'aide d'un matériau de noyau de moule fusible, qui est dégagé après le moulage en chauffant l'élément de noyau de moule pour l'amener à un état fondu dans lequel il peut s'écouler en dehors d'une cavité définie par la matière plastique moulée. L'invention propose également un objet en matière plastique de type composite fabriqué par un procédé de type à noyau perdu et comprenant un corps en matière plastique et un composant de structure tel qu'un insert en matériau relativement ductile, à grand module d'élasticité tel qu'un métal. Des objets en matière plastique de type composite fabriqués par les procédés classiques comprennent un corps en matière plastique avec un composant de structure en laiton qui en fait partie intégrante, par exemple un insert en laiton Toutefois, ceci n'a pas été jugé satisfaisant pour produire des objets de haute qualité car pendant l'opération de dégagement par fusion le matériau fusible du noyau de moule évacué par fusion a tendance à adhérer de manière indésirable à l'insert en laiton Ceci peut entraîner des difficultés particulières si l'insert en laiton comporte la formation d'un pas de vis étant donné qu'il n'est pas facile d'éliminer du pas de vis tout le matériau restant du noyau. Un autre problème qui peut intervenir dans la fabrication d'un objet en matière plastique du type composite consiste à obtenir l'adhérence nécessaire entre le corps et le ou les composants de structure de l'objet. Il peut exister ainsi une difficulté particulière lorsqu'il est nécessaire de créer un joint étanche aux fluides entre le corps et les composants. La présente invention vise à proposer un procédé perfectionné de fabrication d'un objet en matière plastique de type composite, dans lequel certaines au moins des difficultés définies ci-dessus sont réduites ou supprimées. Selon l'un de ses aspects, la présente invention propose un procédé de fabrication d'un objet en matière plastique de type composite comprenant la préparation d'un moule, l'introduction dans la cavité du moule d'un élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion, l'introduction dans la cavité d'un composant structurel ayant au moins une région superficielle en aluminium ou matériau analogue, l'injection de la matière plastique fondue dans le moule et ultérieurement l'enlèvement de l'élément du noyau du moule en chauffant la matière de cet élément jusqu'à un état fondu. L'invention propose en outre un procédé de fabrication d'un objet en matière plastique de type composite, comprenant un moule, l'installation dans la cavité du moule d'un élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion, l'installation dans la cavité d'un composant de structure d'un type ayant une ouverture vers une chambre interne du composant de structure, l'agencement d'au moins une partie de ladite chambre pour qu'elle soit étanche à l'introduction de la matière plastique fondue, l'injection de la matière plastique fondue dans la cavité et ultérieurement l'enlèvement de l'élément de noyau du moule en chauffant le matériau de cet élément jusqu'à un état fondu La chambre peut être au moins partiellement étanche à l'introduction de matière plastique en agençant ladite ouverture pour qu'elle soit fermée dans la cavité du moule par une surface de la cavité Ladite surface de la cavité peut être une surface du moule ou, par exemple, une surface de l'élément de noyau. Le composant de structure présente de préférence au moins une région superficielle en aluminium ou matériau analogue. La référence à l'aluminium ou matériau semblable signifie ici un matériau métallique d'un type auquel le matériau de l'élément de noyau de moule fusible susceptible d'être enlevé par fusion n'a pas essentiellement tendance à adhérer et comprend des alliages d'aluminium. Le procédé peut comporter un agencement consistant à faire supporter le composant de structure par la structure de la cavité du moule avant et pendant l'injection de la matière plastique fondue à l'intérieur de cette cavité. En outre, ou en variante, le procédé peut comporter un agencement consistant à faire supporter le composant de structure par l'élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion avant et pendant l'injection de la matière plastique fondue à l'intérieur de la cavité du moule Le composant de structure peut par exemple être supporté par l'élément de noyau grâce à l'emploi d'un adhésif ou à l'application d'une pression pour enrober partiellement le composant de structure dans l'élément de noyau. Le composant de structure peut être associé à l'élément de noyau avant que ce dernier soit placé dans la cavité du moule A titre d'alternative à l'emploi d'une pression ou d'un adhésif, comme expliqué ci-dessus, le composant de structure peut être placé dans une cavité de l'élément de noyau à l'intérieur de laquelle le matériau fusible est introduit à l'état fondu pour former l'élément de noyau, le matériau de l'élément de noyau étant alors capable de noyer, au moins partiellement, le composant de structure ou de s'imbriquer avec lui, comme il convient, selon la forme du composant de structure. Si le composant structurel est d'un type comportant une ouverture débouchant dans une chambre interne, cette ouverture peut être agencée pour être fermée contre une surface de la cavité, par exemple l'une des surfaces du moule et de l'élément de noyau, pendant l'injection de la matière plastique fondue dans la cavité en empêchant ainsi la matière plastique fondue de pénétrer dans la chambre interne L'écoulement de la matière plastique fondue à l'intérieur de la chambre interne d'un composant de structure peut être aussi empêché en remplissant, au moins partiellement et, de préférence, complètement cette chambre du matériau du noyau démontable par fusion avant l'injection de la matière plastique Le remplissage peut être effectué en laissant la chambre interne se remplir (au moins partiellement) pendant le moulage de l'élément de noyau A titre de variante, la chambre interne peut comporter une fiche ou élément analogue en matériau fusible placée à l'intérieur, et en appliquant ensuite une technique telle que le soudage par friction ou la fusion locale pour assembler l'élément au corps principal de l'élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion. Si le composant de structure a la forme d'un tube ou comporte autrement un passage traversant, le procédé peut comporter un agencement consistant à faire supporter le composant de structure par le moule et l'élément de noyau, ledit moule et ledit élément de noyau servant de joints pour empêcher l'écoulement de la matière plastique dans le ou les passages du composant de structure au cours de l'injection de matière plastique dans la cavité du moule. La présente invention propose en outre que le procédé prévoie de soumettre le composant de structure en aluminium ou matériau analogue à une opération d'anodisation avant son insertion dans le moule ou sa mise en contact avec la matière plastique fondue L'opération d'anodisation peut être appliquée à tout l'objet ou seulement à une partie sélectionnée comme celle qui doit venir en contact avec la matière plastique Le composant de structure est de préférence formé sensiblement en totalité en aluminium ou matériau analogue. De préférence l'anodisation est une anodisation à l'acide sulfurique. La présente invention envisage que la procédure d'anodisation préférée implique l'emploi d'une différence de potentiel électrique comprise entre 4 et 14 volts, de préférence entre 8 et 10 volts, d'une température située dans la plage comprise entre 15 et 250 C et plus particulièrement dans la plage comprise entre 18 et 220 C ainsi qu'un temps d'anodisation d'au moins 10 minutes et plus particulièrement d'au moins 20 minutes. On préfère selon la présente invention, que la couche anodisée ait une épaisseur qui n'excède pas 20 micromètres et, de préférence, qui n'excède pas 12 micromètres. La présente invention envisage que la matière plastique de l'objet soit à base de composé phénolique de moulage par exemple une résine phénolique renforcée de verre du type thermodurcissable D'autres matières plastiques telles que des matières plastiques thermodurcissables sont également utilisables. Les matériaux qui conviennent à l'élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion comprennent un alliage plomb/étain/antimoine et un alliage étain/bismuth. La présente invention propose un objet en matière plastique moulée de type composite, fabriqué par un procédé de type à noyau perdu et comprenant un corps en matière plastique et un composant de structure collé audit corps, le composant de structure étant en aluminium ou matériau analogue et, de préférence, l'aluminium ou matériau analogue ayant été soumis à une procédure d'anodisation. De préférence le composant de structure en aluminium ou matériau analogue est un composant qui a été traité dans un bain d'anodisation du type à l'acide sulfurique et qui comporte une couche anodisée dont l'épaisseur ne dépasse pas 12 micromètres. L'objet en matière plastique de type composite peut être d'une catégorie dans laquelle le composant de structure est exposé à une surface extérieure de l'objet mais ne s'étend pas à travers la matière plastique jusqu'à une surface qui a été définie par l'élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion En variante, l'objet composite peut être d'une catégorie dans laquelle le composant de structure traverse la matière plastique pour apparaître sur une surface qui a été définie par un élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion. Le composant de structure peut être d'une catégorie comportant une cavité interne qui traverse la matière plastique entre une surface extérieure de l'objet composite et une surface qui a été définie par un élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion. Une forme de réalisation de la présente invention va maintenant être décrite, à titre d'exemple uniquement, en référence à la fabrication d'un boîtier de thermostat en matière plastique moulée d'une catégorie comportant un corps en résine thermodurcissable renforcée de verre ayant une pluralité d'inserts structurels à pas de vis en faisant partie intégrante, lesquels facilitent la fixation de l'article à une structure support. Les inserts portant des pas de vis sont en aluminium tels que, par exemple, un alliage conforme à la norme BS 1474 ( 1987) 6082 et qui a été soumis à une procédure d'anodisation à l'acide sulfurique. Dans la procédure d'anodisation les inserts en aluminium sont placés pour un maximum de 30 minutes dans un bain d'anodisation d'acide sulfurique dont la concentration est de 18 % à une température de 20 +/ 20 C et avec une différence de potentiel de 9 +/ 1 volts La partie de pas de vis à la surface de l'insert peut être recouverte pendant l'anodisation de façon que seules les autres surfaces de l'insert, telles que les surfaces qui servent à la fixation à un corps en matériau thermodurcissable, soient complètement soumises à la procédure d'anodisation. Ultérieurement l'ensemble des inserts avec un élément de noyau préformé en matériau fusible susceptible d'être enlevé par fusion sont localisés dans un moule selon une relation de position relative voulue La matière plastique chaude est ensuite injectée dans le moule et laissée durcir chimiquement pour obtenir un corps de boîtier rigide qui noie partiellement les surfaces en aluminium anodisé des inserts et y adhère. L'ensemble ainsi formé est ensuite chauffé suffisamment pour que le matériau fusible de l'élément de noyau soit enlevé par fusion. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un objet en matière plastique de type composite, caractérisé en ce qu'il consiste en la préparation d'un moule, la mise en place à l'intérieur de la cavité du moule d'un élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion, l'introduction dans la cavité d'un composant de structure ayant au moins une région de sa surface en aluminimmum ou matériau analogue, l'injection de la matière plastique fondue dans le moule et ultérieurement l'enlèvement de l'élément de noyau du moule en chauffant le matériau de cet élément jusqu'à l'état fondu. 2 Procédé de fabrication d'un objet en matière plastique de type composite, caractérisé en ce qu'il consiste en la préparation d'un moule, la mise en place dans la cavité du moule d'un élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion, l'introduction dans la cavité d'un composant de structure d'un type comportant une ouverture qui débouche vers une chambre interne du composant de structure, l'agencement d'au moins une partie de ladite chambre pour qu'elle soit fermée pour que la matière plastique ne puisse pas y pénétrer, l'injection de matière plastique fondue dans la cavité et ensuite l'enlèvement de l'élément de noyau du moule en chauffant le matériau de cet élément jusqu'à un état fondu. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chambre est au moins partiellement fermée en agençant ladite ouverture pour qu'elle soit fermée dans la cavité du moule par une surface délimitant une partie de ladite cavité. 4 Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le composant de structure présente au moins une région de sa surface en aluminium ou matériau analogue. Procédé selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que le composant de structure en aluminium ou matériau analogue est soumis à une opération d'anodisation avant d'être mis en contact avec la matière plastique fondue inj ectée. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste en la formation d'une couche anodisée ayant une épaisseur qui ne dépasse pas 20 micromètres. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste en l'injection dans la cavité du moule d'un composé phénolique de moulage thermodurcissable. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant de structure est supporté par au moins l'un des organes parmi la structure du moule et l'élément de noyau fusible susceptible d'être enlevé par fusion pendant l'injection de la matière plastique fondue. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le composant de structure est supporté par l'élément de noyau au moyen d'un adhésif. 10 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le composant de structure est comprimé contre l'élément de noyau de façon à être partiellement noyé dans et supporté par l'élément de noyau. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant de structure est de la catégorie comportant une ouverture débouchant dans une chambre interne, le procédé comprenant l'agencement de ladite ouverture pour qu'elle soit fermée contre l'une des surfaces du moule ou de l'élément de noyau afin d'empêcher la matière plastique de s'écouler dans ladite chambre au cours de l'injection de la matière plastique dans la cavité du moule. 12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le composant structurel est de la catégorie comportant un passage traversant, le procédé consistant en l'agencement du composant de structure pour qu'il soit supporté par le moule et l'élément de noyau, ledit moule et ledit élément de noyau agissant pour empêcher l'écoulement de la matière plastique à l'intérieur du passage traversant au cours de l'injection de la matière plastique dans la cavité du moule. 13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le composant de structure est placé dans une cavité de moule de l'élément de noyau à l'intérieur de laquelle le matériau fusible est introduit à l'état fondu et qu'en conséquence le composant de structure est supporté par l'élément de noyau. 14 Procédé selon la revendication il ou 12, caractérisé en ce qu'un élément de matériau fusible est introduit dans la chambre interne du composant de structure et assemblé ensuite à l'élément de noyau. Objet moulé en matière plastique de type composite, caractérisé en ce qu'il comprend un corps en matière plastique et un composant de structure collé audit corps, le composant de structure comprenant de l'aluminium ou un matériau analogue et, de préférence, de l'aluminium ou un matériau analogue ayant subi une procédure d'anodisation. 16 Objet moulé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le composant de structure présente une ouverture qui communique avec une chambre interne et en ce qu'il est apparent sur une surface de l'objet. 17 Objet moulé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la chambre est un passage traversant qui s'étend entre une surface de l'objet orientée vers l'extérieur et une surface de l'objet orientée vers l'intérieur.