Appareil pour repousser une bande de matière thermoplastique
et la fermer sur ellezmême en une bande sans fin
ne présentant aucune saillie
La présente invention a pour objet un appareil pour repousser une bande d'une matière thermo- plastique et la fermer sur elle-même en une bande sans fin ne présentant aucune saillie. Les bandes flexibles et repoussées en matière plastique sont susceptibles d'un grand nombre d'applications, telles que par exemple l'enregistrement du son.
En ce qui concerne l'enregistrement sonore, et en particulier l'enregistrement magnétique, il est nécessaire de réaliser une piste sonore sur la matière d'enregistrement. Dans le cas de l'enregistrement et de la reproduction magnétique, le procédé d'enregistrement et de reproduction n'exerce lui-même aucun effet visible sur la surface d'enregistrement et ne produit pas sur celle-ci une piste sonore physique.
I1 est donc désirable de réaliser un moyen physique quelconque pour commander le déplacement d'un dispositif reproducteur ou enregistreur du son, afin d'obtenir une piste sonore définie. On peut utiliser une bande plastique repoussée de manière à réaliser un guide pour l'enregistrement et la reproduction ; une autre solution consiste à utiliser une telle bande à piste repoussée, que l'on recouvre d'une matière magnétique pour enregistrer et reproduire le son.
L'appareil faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend une matrice rigide à surface cylindrique, un organe élastique à surface cylindrique, lesdites surfaces cylindriques étant opposées l'une à l'autre, des moyens pour exercer une force sur ledit organe élastique de manière à presser la matière thermoplastique placée entre lesdites surfaces contre la surface cylindrique de la matrice, et des moyens pour chauffer la matière thermoplastique à une température de repoussage et la refroidir, ledit organe élastique étant constitué, au moins à sa surface active, en polytétrafluoréthylène, en polytrifluorochloréthylène ou en caoutchouc au silicone.
Deux procédés généraux de repoussage sont possibles. Dans l'un d'eux, on utilise une matrice cylindrique présentant une surface interne de repoussage.
L'organe élastique peut alors être constitué par la surface d'un bouchon disposé dans la matrice; la compression longitudinale du bouchon produit son expansion latérale et applique par conséquent une force dans la direction de la surface de la matrice.
Au lieu d'être constituée par un bouchon, l'organe élastique peut être sous forme d'une chambre susceptible de recevoir un fluide sous pression. Le deuxième procédé de repoussage exige une matrice possédant une surface de repoussage extérieure. Dans ce cas, l'organe élastique est constitué par la surface interne d'un manchon, dont la compression longitudinale réalise l'expansion vers l'intérieur. Dans une variante, la paroi de l'organe élastique définit une face latérale d'une chambre annulaire recevant du fluide sous pression. Dans tous les cas, la matière plastique est refoulée avec force contre la surface de repoussage de la matrice, dans des conditions appropriées de température.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution et des variantes de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan d'une partie de la première forme d'exécution;
la fig. 2 est une coupe transversale correspondant à la fig. 1 ;
la fig. 3 est une vue en perspective d'une bande repoussée;
la fig. 4 est une coupe à plus grande échelle d'un détail représenté à la fig. 2
la fig. 5 est une coupe d'une partie de la seconde forme d'exécution;
la fig. 6 est une vue en plan d'une partie de la troisième forme d'exécution;
la fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig. 6;
la fig. 8 est une coupe, à plus grande échelle, d'un organe qui comprend ces formes d'exécution;
la fig. 8A est une coupe d'une variante dudit organe;
la fig. 9 est une coupe d'une partie de la quatrième forme d'exécution;
la fig. 10 est une coupe d'une partie de la cinquième forme d'exécution;
la fig. 1 1 est une coupe d'une partie de la sixième forme d'exécution.
Si on se réfère d'abord aux fig. 1 et 2, on voit que l'appareil représenté comporte un piston plongeur 10 chargé d'exercer une pression. Ce piston 10 porte un bloc 1 1 percé d'un canal central 12. Le bloc 1 1 est en acier et peut être cylindrique.
Un assemblage comportant une plaque de base
16 et une plaque supérieure 17, écartées verticale- ment l'une de l'autre, est disposé sur un socle 14.
Des organes annulaires 19 et 20 sont montés dans des canaux annulaires ménagés dans des surfaces opposées des plaques 16 et 17. Ces organes 19 et 20 sont appuyés dans ces canaux annulaires et des joints, en caoutchouc par exemple, sont montés pour réaliser des ajustages étanches et permettre aux différentes parties de s'appliquer correctement les unes contre les autres. La plaque supérieure 17 comporte une ouverture circulaire 21 ; les plaques
16 et 17, ainsi que les organes annulaires 19 et 20,
sont maintenus ensemble par des boulons 22. Comme on Ie voit sur la fig. 1, les plaques 16 et 17 ont une forme rectangulaire et les boulons se trouvent
dans leurs coins, mais on pourrait utiliser une autre construction.
L'organe annulaire 19 peut être en métal ou en une autre matière rigide. Les organes 19, 20 définissent, avec une partie des plaques 16 et n, une
chambre annulaire 24. Cette chambre constitue une chemise de chauffage ou de refroidissement, suivant les besoins. La communication avec la chambre 24 est réalisée par des conduites 26, 27 et 28 traversant l'organe cylindrique 19. Ces conduites sont scellées dans l'organe 19 et comportent chacune une vanne.
La conduite 26 peut être par exemple une conduite d'alimentation fournissant un agent de chauffage, tel que de la vapeur ou de l'eau chaude et la conduite 27 peut fournir un agent de refroidissement tel que de l'eau. La conduite 28 est une conduite d'évacuation.
Pour obtenir une transmission rapide de chaleur, les plaques 16, 17 et les organes annulaires 19, 20 peuvent être en métal, par exemple en aluminium ou en laiton. Celui-ci peut être considéré comme plus intéressant, car il est plus résistant, se dilate et se contracte moins que l'aluminium et enfin est généralement facile à travailler.
Une partie de la surface interne de l'organe 20 sert de matrice. Dans le cas particulier considéré, cette surface peut comporter un filetage ou une rainure possédant la finesse et le pas désirés. Les espaces plats compris entre des rainures adjacentes peuvent être quelconques. Cette partie de la matrice peut être en bronze; on peut également constituer l'organe 20 tout entier par du bronze ou de l'acier, de manière à donner à la matrice les caractéristiques désirées. On considérera plus loin les détails de la matrice.
Une tige 32, en acier par exemple, est vissée dans la plaque de base 16 et se trouve disposée au centre de l'espace défini par l'organe 20. L'extrémité libre de la tige 32, près du plan de la face supérieure de la plaque 17, est alignée avec le canal 12 du piston 10. Cette tige 32 a un diamètre légèrement plus faible que celui du canal 12, de manière à pouvoir pénétrer dans celui-ci quand le piston se déplace vers le bas.
Un bloc cylindrique 34, constitué par une matière élastique, est disposé à l'intérieur de l'organe 20 et immédiatement autour de la tige 32. Ce bloc 34 peut être en caoutchouc plein du type décrit précédemment, ou en une autre matière comme celles connues sous les noms de Téflon , Kel-F ou en caoutchouc au silicone; il comporte à son extrémité supérieure une partie 35 de diamètre réduit, de manière à réaliser un épaulement annulaire 36.
Un plongeur 38 repose sur l'extrémité supérieure du bloc 34; la surface de base de ce plongeur a une forme en gradin correspondant à celle de l'extrémité à épaulement du bloc 34. De plus, la partie périphérique du plongeur 38 comporte un épaulement 39 susceptible de se déplacer dans l'ouverture 21 de la plaque supérieure 17, ouverture dans laquelle s'étend la partie supérieure à épaulement du bouchon élastique 34. Le diamètre de l'ouverture 21 est assez grand pour permettre d'enlever facilement le bouchon élastique 34.
Le bouchon élastique 34 présente normalement la forme représentée, et sa surface cylindrique extérieure est généralement lisse. Si cet organe est en
Téflon , en Kel-F ou en caoutchouc au sili cone, il n'est pas utile de prévoir un moyen pour éviter le collage. Cependant, comme on l'a indiqué plus haut, les matières à base de polyéthylène halogéné exigent des forces de compression importantes.
De plus, les bouchons en Téflon , en Kel-F ou en caoutchouc au silicone sont coûteux.
On préfère donc généralement constituer le bouchon 34 par du caoutchouc naturel ou synthétique.
Bien qu'on puisse utiliser des composés anticollage, tels que les silicones ou le graphite, et qu'on puisse également, avec certains inconvénients, se dispenser de l'emploi d'un moyen supprimant le collage, on préfère généralement prévoir un manchon 40 d'une matière anticollage. Ainsi, avec un bouchon en caoutchouc naturel ou synthétique, le manchon 40 peut être en Téflon ou en Kel-F et peut avoir une épaisseur du même ordre que la matière plastique à repousser. A titre d'exemple, une feuille en matière plastique de 0,5 mm d'épaisseur peut être repoussée, avec un manchon 40 en Téflon d'une épaisseur d'environ 0,75 mm. Si le manchon 40 doit être en caoutchouc au silicone, il faut lui donner de préférence une plus grande épaisseur, égale par exemple à environ 3,2 mm. Toutes ces dimensions numériques sont indiquées à titre d'exemple.
En réalité, le manchon anticollage peut être aussi épais, plus mince ou plus épais que la feuille de matière plastique brute à repousser. En général, le manchon anticollage s'étend au-delà des points que peuvent atteindre les extrémités de la matière plastique repoussée.
Le plongeur 38 est monté avec jeu; on peut le retirer de la partie supérieure du bouchon 34, pour introduire une bande de matière plastique dans l'espace 42 compris entre les surfaces du bouchon et de la matrice. Si la pièce à repousser est une bande de matière plastique, on peut faire chevaucher légèrement ses extrémités, sur 6 mm par exemple, ou les faire buter l'une contre l'autre. L'espace 42 est donc assez large pour recevoir les deux épaisseurs de la partie de chevauchement, quel que soit l'emplacement de cette partie autour du bouchon.
Ensuite, on place le plongeur 38 comme on le voit sur le dessin et on chauffe la chemise 24, en y introduisant un agent de chauffage. Le piston plongeur 10 est alors déplacé vers le bas et l'organe 1 1 vient en contact avec le plongeur 38. La pression exercée par le piston 10 repousse vers le bas le plongeur 38 et produit une compression axiale du bouchon 34. La matière, caoutchouc par exemple, de ce bouchon se dilate latéralement et repousse par conséquent la pièce en matière plastique ramollie contre la surface de la matrice. On maintient de préférence la pression jusqu'à ce que la matière plastique soit refroidie, après quoi on retire la bande.
On va considérer maintenant les détails de la matrice et du produit désiré. Si on se réfère à la fig. 3, on y voit une bande gravée 43 en matière plastique, comprenant des extrémités lisses 44 et une partie intermédiaire repoussée 45. Cette bande peut avoir une épaisseur comprise entre 0,3 mm et 0,6 mm; sa largeur et sa longueur peuvent être quelconques. On peut utiliser, par exemple, des bandes ayant une largeur de 91 mm et une longueur circonférentielle de 25 cm à 30 cm. On peut prévoir une rainure de guidage, dont le pas est compris entre 25 et 100 filets environ sur une longueur de 25 mm. Un pas de 50 filets sur cette longueur a été jugé satisfaisant. La bande 43 comporte une rainure de guidage, qui ressemble à un filetage à filets rectangulaires comportant des parties supérieures plates, comme on le voit sur la fig. 4.
On n'a pas essayé de représenter les proportions sur cette figure. La largeur a des parties supérieures et plates peut être égale à environ 0,4 mm; la profondeur b d'une rainure est égale à environ 0,2 mm dans l'exemple considéré. La largeur c de la rainure dépend du pas. Si le pas est égal à 50 filets pour une longueur de 25 mm, la dimension c est égale à 0,1 mm dans l'exemple considéré.
Il est bien entendu que les nombres précédents ne sont indiqués qu'à titre d'exemple et qu'ils dépendent en réalité de plusieurs facteurs, tel que l'épaisseur de l'enregistrement, la largeur de la piste sonore, la séparation des pistes, la finesse du style.
On peut prévoir différents détails de construction de la matrice, pour faciliter une manipulation rapide et un positionnement approprié de la matière plastique à préparer pour le repoussage. On a représenté sur la fig. 8 un mode de construction de la matrice et sur la fig. 8A une variante de ce mode de construction. On peut utiliser l'une ou l'autre construction avec l'une quelconque des formes d'exécution de l'ap pareil.
Si on se réfère à la fig. 8, on voit que la surface de la matrice comporte des parties creuses 44a et Q4b, qui sont lisses, et une partie 45 produisant le repoussage. Les extrémités supérieure et inférieure de la matrice comportent des rebords 46 et 47, le rebord 47 étant le plus large. La profondeur du rebord 46 est égale sensiblement à l'épaisseur de la matière plastique utilisée, et l'épaisseur de la matière plastique, avant le repoussage, est en général la même que celle de la bande finie. On n'a pas essayé de représenter sur le dessin les proportions correctes entre les différentes parties de la matrice.
Le corps de l'organe élastique 34 s'étend au-delà des deux rebords de la matrice et il est essentiel que la matière de la matrice soit continue d'un rebord jusqu'à l'autre rebord pour éviter la formation de bavures sur le côté d'enregistrement de la bande plastique.
On a représenté sur la fig. 8A une variante de la construction de la matrice. La matrice 20 comporte des parties creuses 44a, 44b et une partie 45 produisant le repoussage, comme sur la fig. 8. Cependant, les rebords 46' et 47' ont tous les deux sensiblement la même profondeur, qui est telle que la matière plastique 43 est maintenue sur les bords inférieur et supérieur de ces rebords. Comme on le voit sur la fig. 8A, la feuille 43 en matière plastique possède une épaisseur telle que celle-ci s'étend partiellement en dehors des rebords, mais cette disposition n'est pas essentielle. Pour obtenir de meilleurs résultats, la feuille 43 doit être découpée avec précision, de manière à obtenir une bande repoussée possédant des dimensions précises.
Au-delà des rebords 46' et 47' se trouvent d'autres rebords 48, 49, dont la profondeur est égale sensiblement à l'épaisseur du manchon 40 constitué par du Téflon , du Kel-F ou du caoutchouc au silicone. Ici encore, la profondeur des rebords 48, 49 ne présente pas une importance critique; cette profondeur peut être inférieure, égale ou légèrement supérieure à l'épaisseur du manchon 40, bien que les deux premières solutions soient préférables.
Comme on l'a représenté sur la fig. 8A, la distance entre les rebords 48 et 49 peut être légèrement inférieure à la dimension correspondante du manchon 40, de manière que celui-ci ait tendance à s'incurver en s'éloignant de la matière plastique afin de faciliter la manipulation et la production. On décrira d'autres détails de la fig. 8A en considérant les formes d'exécution représentées sur les fig. 10 et 11.
On ramollit la matière plastique pendant le repoussage ou le raccordement de ses extrémités ; ce ramollissement est essentiel, mais la matière plastique ne doit pas cependant à aucun moment atteindre un état de fluidité qui permettrait des fuites au-delà des extrémités de la matrice. Ceci est vrai, même pour des températures plus élevées, nécessaires pour le raccordement des extrémités de la bande. En général, il existe une relation entre la pression et la température permettant de réaliser des conditions de déformation ou de soudure de la matière plastique. Ainsi, il peut être nécessaire d'augmenter simplement la pression, en conservant la même température, pour réaliser la soudure, tout en empêchant la déformation.
Pour obtenir une bande repoussée, on place une bande de matière plastique près de la surface de la matrice. Dans la matrice représentée sur la fig. 8, le bord inférieur de la matière plastique peut reposer sur le rebord inférieur 47 et son bord supérieur peut être engagé sous le rebord supérieur 46 de la matrice. Il est nécessaire de retirer le bouchon 34 et le plongeur 38 pour disposer la matière plastique.
Si on utilise le manchon 40, on peut le placer, soit à l'intérieur de la pièce en matière plastique, soit autour du bouchon élastique (fig. 2).
Dans la matrice représentée sur la fig. 8A, la feuille 43 de matière plastique et le manchon 40 sont centrés par les rebords.
On suppose que la matière plastique a été chauffée de manière à être suffisamment molle et qu'on abaisse le piston 10 sur le plongeur 38. La pression exercée par la matière élastique contre la matière plastique chaude refoule fortement celle-ci contre la surface de la matrice pour réaliser le repoussage.
Tout espace compris entre la tige 32 et l'intérieur du bloc 34 permet une certaine expansion interne, et ceci est vrai de l'ajustage des différentes parties entre la matière élastique et le métal. Ainsi, la précision n'est exigée que dans la matrice. On chauffe la matière plastique jusqu'à la température désirée et on maintient la pression pendant un temps suffisant pour obtenir un repoussage satisfaisant, les conditions de température devant convenir non seument pour le repoussage, mais aussi pour la soudure de raccordement des extrémités de la bande.
Quand le repoussage a été effectué, il est généralement nécessaire de refroidir la matière plastique avant de la séparer de la matrice. On refroidit alors la chemise, et par conséquent le cylindre de la matrice, avec de l'eau ou un autre agent de refroidissement, de préférence pendant que la pression est encore maintenue sur l'organe élastique 34. Quand la bande de matière plastique a été refroidie en dessous de son point de fusion ou de ramollissement, on peut supprimer la pression sur l'organe 34 et laisser le plongeur 38 remonter. Quand l'organe 34 est revenu à une position contractée normale, on peut le retirer et décoller de la surface de la matrice la bande gravée.
On voit sur la fig. 5 la deuxième forme d'exécution de l'appareil. La surface de la matrice est formée à l'extérieur d'un cylindre creux 50. Cette surface, qui comprend une partie rainurée, des extrémités lisses creusées et des rebords, est représentée sur les fig. 8 ou 8A. Le cylindre 50 comporte à sa base un prolongement fileté susceptible d'être vissé dans une ouverture taraudée de la plaque de base 16'.
Ce prolongement fileté couvre le fond du cylindre 50, mais comporte des orifices taraudés destinés à recevoir les raccords des conduites de fluide chaud, de fluide froid et d'échappement. Un chapeau 51 fileté ferme le cylindre 50 à sa partie supérieure et au ras de celle-ci.
Un manchon élastique 34' est disposé autour du cylindre 50, mais à une certaine distance de celui-ci, de manière à réaliser un espace annulaire 42'. Un cylindre métallique 53, monté d'une manière étanche entre les plaques 16' et 17', comme sur la fig. 2, entoure et soutient la surface extérieure cylindrique du manchon 34'. La plaque supérieure 17' comporte une ouverture circulaire 21', dont le diamètre est égal au diamètre extérieur normal du manchon 34'.
Un plongeur creux 38', ayant la forme d'une cuvette renversée, et dont le bord libre est dimensionné de manière à s'appliquer sur l'extrémité annulaire supérieure du manchon 34', peut coulisser à l'intérieur de l'ouverture 21'. Ce plongeur 38'comporte un orifice 3 8a traversant sa paroi latérale et destiné à l'échappement de l'air.
Le manchon 34' peut être en Téflon , en Kel-F ou en caoutchouc au silicone, mais s'il est constitué par un caoutchouc naturel ou synthétique, il faut prévoir une garniture 35' en Téflon , Kel-F ou caoutchouc au silicone. L'épaisseur et la longueur de la garniture 35' peuvent être les mêmes que celles du manchon 40 de la fig. 1.
Une plaque massive 55 est disposée avec jeu sur le cylindre 50. Le manchon élastique 34' s'étend au-dessus du cylindre 50. La plaque 55 est suffisamment large pour dépasser la surface de la matrice et pour se trouver très rapprochée de la partie libre du manchon élastique 34', au-dessus du cylindre 50.
La quantité de matière du manchon 34's'étendant au-dessus du cylindre 50 doit être telle qu'une certaine partie de cette matière puisse s'appliquer contre la partie périphérique inférieure de la plaque 55, malgré la force de compression appliquée vers le bas sur l'extrémité du manchon élastique. La plaque 55 ne touche pas la paroi intérieure du plongeur 38', de sorte qu'une force appliquée vers le bas au plongeur 38 permet à celui-ci de se déplacer librement vers le bas sans être gêné par la plaque 55.
La plaque 55 comporte un anneau de manipulation; il est facile de retirer cette plaque et le plongeur 38' pour introduire la feuille de matière plastique dans l'espace annulaire 42'. Comme on le voit sur la fig. 2, la matière plastique peut être une bande ayant une épaisseur r et des dimensions correctes.
La pression exercée par le piston sur le plongeur 38' serre l'extrémité supérieure du manchon élastique 34' autour de la base de la plaque 55 d'une manière suffisamment étanche pour éviter les fuites de la matière plastique ramollie.
Pour retirer du dispositif de la fig. 5 une bande repoussée, il peut être nécessaire d'enlever le manchon élastique, de même que la plaque 55 et le plongeur 38'. On dégage une petite partie de la bande, près du rebord inférieur de la matrice ; on peut utiliser ensuite un jet d'air comprimé pour dégager toute la bande.
Il est possible de supprimer le filetage du prolongement prévu à la base du cylindre 50, ainsi que le taraudage de la plaque de base 16', et d'ajuster glissant un prolongement lisse du cylindre dans l'ouverture de la plaque 16'. Les différentes conduites
aboutissant à la base du cylindre 50 peuvent être flexibles ; elles permettent ainsi de soulever le cylindre 50 au-dessus de la plaque supérieure 17' et
de rendre la bande repoussée plus accessible quand on veut la retirer.
I1 est également possible de fixer le bouchon
élastique sur le piston. On a représenté sur les fig. 6 et 7 une troisième forme d'exécution, dans laquelle le bouchon élastique est porté par le piston. Les
plaques 60 et 61, respectivement supérieure et infé
rieure, comportent entre elles un manchon métallique
massif 62 fortement serré par ces plaques. Le man
chon 62 comporte un certain nombre d'orifices longi
tudinaux traversant sa paroi épaisse. Ces orifices
sont reliés alternativement ensemble par des rac
cords 64 de manière à former un circuit continu de
fluide comportant une entrée et une sortie. Les
autres orifices sont reliés de la même façon pour
former un deuxième circuit continu de fluide. Ces orifices du manchon 62 sont représentés comme reliés en série dans les deux circuits, mais ils peuvent être également connectés en parallèle.
L'un des circuits du fluide sert à chauffer le manchon, tandis que l'autre sert à le refroidir. La disposition et la répartition des différents orifices peuvent varier.
La surface interne du manchon 62 ressemble à la surface interne de la matrice de la fig. 2. La partie rainurée, les extrémités lisses et les rebords peuvent se présenter comme sur la fig. 8 ou sur la fig. 8A. La plaque supérieure 60 comporte, comme sur la fig. 2, une ouverture, dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la matrice sur la surface interne du rebord supérieure de celle-ci.
Cette ouverture comporte une fraisure sur la face supérieure. La structure décrite jusqu'à présent est supportée rigidement. Le piston 68 porte un bloc élastique 69. Ces deux organes peuvent être réunis dune manière appropriée quelconque, par exemple par une queue d'aronde annulaire dans laquelle la matière élastique est tassée. Le bloc élastique 69, s'il est en caoutchouc naturel ou synthétique, est entouré par un manchon 70 en Téflon , Kel-F ou caoutchouc au silicone, de manière à former un bouchon élastique et déformable. Le bouchon entier possède un diamètre normal légèrement plus petit que le diamètre intérieur d'un flan en matière plastique.
On peut introduire le flan dans l'espace de la matrice ou le placer autour du bouchon élastique, mais dans les deux cas, ce bouchon doit avoir un diamètre assez faible pour pouvoir être placé à l'in térieur du flan comme sur la fig. 2, avant l'application de la pression.
Il est généralement désirable de chauffer et de ramollir directement le flan en matière plastique pour éviter d'user ou de détériorer exagérément la matrice. L'une des parties lisses de la matrice, près de la partie rainurée, peut avoir une forme particulière pour repousser, par exemple, des pointes de flèches ou d'autres signes servant à distinguer un bord de la bande de l'autre bord.
Puisque les matrices sont continues circulairement, on comprend pourquoi la matière plastique doit être flexible pendant qu'on la retire. Les bandes doivent pouvoir être repliées vers l'intérieur pour ne pas toucher les surfaces de la matrice dans les dispositifs représentés sur les fig. 1, 2, 6 et 7. Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 5, la matière plastique doit être assez flexible pour qu'on puisse tirer la bande en dehors de la matrice.
Les différentes formes d'exécution décrites jus qu'à présent t utilisent un solide compressible pour engendrer la pression de gravure. Dans le cas d'un bouchon élastique, il est clair qu'il se produit un certain déplacement axial de la matière du bouchon,
avec une amplitude qui varie selon la distance à partir de l'extrémité libre du bouchon. Si on se réfère par exemple à la fig. 2, on comprend que la base
du bouchon élastique est poussée tout d'abord vers le bas contre la surface de la plaque inférieure 16.
L'extrémité libre du bouchon est alors fixe par rapport à la feuille de matière plastique. Quand le piston comprime le bouchon, le sommet de celui-ci est repoussé vers le bas. L'amplitude du déplacement vertical de la matière du bouchon diminue à partir d'un maximum, se trouvant au sommet du bouchon, jus qu'à un minimum à la base du bouchon. Ce déplacement de la matière du bouchon peut être faible en valeur absolue, mais peut être sensible cependant relativement au pas de la rainure de la matrice de gravure. Dans ce cas, un manchon de Téflon , de Kel-F ou même de caoutchouc au silicone accomplit une fonction utile puisque ces matières possèdent des propriétés lubrifiantes naturelles.
Si le bouchon élastique est en caoutchouc naturel ou synthétique, ou encore en une autre matière susceptible de coller, le manchon permet à la matière du bouchon de se déplacer le long de la matière du manchon. La feuille en matière plastique est encore repoussée perpendiculairement à la surface de la matrice, et il n'y a aucun risque de glissement latéral des rainures de la matrice ou de déformation des rainures de la matière plastique quand la matière gravée a été refroidie et quand la pression a été supprimée vers le bouchon.
On va décrire maintenant d'autres formes d'exécution, dans lesquelles on a éliminé le mouvement du dispositif de production de pression le long de la surface de la matrice. Il est possible de réaliser le repoussage en appliquant une pression produite en comprimant un gaz ou un liquide dans un organe fermé et expansible. On préfère généralement utiliser un liquide, parce qu'on peut produire des pressions élevées dans une masse liquide avec un dispositif de pompage simple et de dimensions relativement réduites. Il est bien entendu qu'on peut cependant utiliser un gaz.
Si on se réfère maintenant à la fig. 9, on y voit un bloc de base 75 comportant des manchons cylindriques 76 et 77, respectivement extérieur et intérieur. Un espace annulaire 78, compris entre les surfaces opposées des manchons 76, 77, réalise une chemise analogue à la chambre 24 de la fig. 2. Le manchon extérieur comporte un certain nombre de conduites pour l'arrivée et la sortie d'un agent de chauffage ou de refroidissement.
On a représenté sur la fig. 10 une construction qui est analogue à certains points de vue à celle de la fig. 2. Ainsi, les plaques supérieure et inférieure 100, 101 sont boulonnées ensemble et serrent entre elles des manchons métalliques rigides respectivement extérieur et intérieur 102 et 103. Le manchon extérieur 102 peut être monté dans des cavités des plaques 100, 101 et des joints peuvent être disposés dans ces cavités comme sur la fig. 2.
Cependant, le manchon intérieur 103 comporte une disposition modifiée des joints. Les bords supérieur et inférieur du manchon 103 sont rectifiés avec précision et s'appliquent contre des surfaces également rectifiées prévues dans les plaques supérieure et inférieure. Sur la fig. 8A, le manchon est représenté comme reposant contre les surfaces planes des plaques supérieure et inférieure Sur la fig. 10, des épaulements annulaires rectifiés avec précision sont prévus dans les plaques supérieure et inférieure.
Un joint 105 à section circulaire est disposé dans des gorges semi-circulaires prévues sur les deux bords du manchon et sur les surfaces correspondantes des plaques supérieure et inférieure. Ce joint empêche les fuites de fluide en dehors de la chambre formée entre les manchons 102 et 103. Un ajustage précis entre les surfaces métalliques adjacentes au joint suffit généralement pour empêcher une portion quelconque de matière plastique d'être refoulée dans une fente. Ceci se comprendra mieux quand on aura décrit complètement la construction de la fig. 10.
Le manchon intérieur 103 porte une surface de matrice de repoussage, cette surface appartenant à une pièce séparée ou étant formée sur la face intérieure du manchon 103, comme dans les constructions décrites précédemment. La surface de matrice est analogue à celle représentée sur la fig. 8 ou sur la fig. 8A; la disposition de cette dernière figure est représentée sur la fig. 10. Si la matière expansible utilisée n'est pas collante, il n'est pas nécessaire de prévoir un manchon en Téflon ou en Kel-F comme sur la fig. 8A. La construction représentée sur la fig. 8 peut donc être préférée, à l'exception du rebord inférieur 47 qui n'est pas nécessairement plus profond que la bande à repousser.
La chambre dans laquelle une pression doit être engendrée consiste en une structure en treillis comportant des plaques rigides de serrage en haut et en bas pour saisir les bords de la matière plastique.
Ainsi, on prévoit au fond de la chambre de pression des plaques circulaires 107, 108 comportant près de leurs bords des orifices appropriés disposés à des intervalles égaux. Comme on le voit sur le dessin, la plaque intérieure 107 comporte des orifices taraudés permettant d'utiliser des vis 110 pour rapprocher les plaques l'une de l'autre. Le bord d'un manchon flexible 112 en Téflon ou en Kel-F est serré entre les bords des plaques. Le bord inférieur du manchon 112 peut être gaufré ou replié, en le chauffant de manière que la matière se ramollisse ou fonde et qu'on puisse ensuite la façonner.
Quand le manchon en matière plastique comporte ainsi un rebord dirigé vers l'intérieur, on peut tirer fortement l'une vers l'autre les plaques 107 et 108, au moyen des vis, de manière à serrer ce rebord et à former un joint suffisamment étanche pour les pressions utilisés. En général, le Téflon et le Kel-F se déforment suffisamment à froid pour qu'on puisse réaliser un joint étanche en appliquant simplement une forte compression au bord de la matière plastique.
Il est bien entendu que les plaques 107, 108 sont constituées par un métal approprié, tel que le laiton, l'acier ou un métal analogue, et qu'elles sont assez lourdes et résistantes pour permettre de réaliser une compression satisfaisante sur la matière plastique.
On peut serrer d'une manière analogue l'extrémité supérieure du manchon 112 entre les plaques 117, 118. La plaque 117 est massive et comporte des oreilles appropriées 119 susceptibles d'être fixées par des axes 120 sur d'autres oreilles 121 prévues sur la surface extérieure de la plaque supérieure 100.
On réalise ainsi un dispositif de fixation robuste permettant de maintenir la plaque 117 fortement appliquée contre la face supérieure de la plaque 100.
On peut utiliser un autre système de verrouillage de la plaque 117 sur la plaque 100.
Les parties respectivement supérieure et inférieure formant la chambre peuvent être maintenues rigidement écartées par une conduite 122 fixée sur les plaques 117 et 118. Cette conduite 122 comporte un certain nombre d'orifices, de manière que le liquide ou le gaz arrivant à l'intérieur de la conduite puisse s'écouler facilement à travers les parois de celle-ci.
I1 est possible de retirer la chambre tout entière en enlevant les axes pour libérer la plaque supérieure.
Il est évident que les plaques inférieures 107 et 108 sont assez petites pour permettre au fond de la chambre de ne pas toucher la surface de la matrice et de passer à travers l'ouverture de la plaque supérieure.
Les plaques 117 et 118 sont percées d'orifices taraudés ; dans deux d'entre eux en coïncidence est ajusté un raccord 123 sur lequel est fixée une conduite flexible 124. Le manchon extérieur 102 est muni de conduites d'entrée et de sortie pour réaliser le chauffage et le refroidissement, comme on l'a expliqué en se référant à la fig. 2.
Sur la fig. 11, on voit une forme d'exécution ressemblant dans son ensemble à celle de la fig. 5.
Cependant, cette variante de la fig. 1 1 est analogue à la construction de la fig. 10 du fait qu'elle utilise une matière non susceptible d'être collée, comme le Téflon ou le Kel-F . La construction générale des plaques respectivement supérieure et inférieure 125, 126, avec une chambre centrale 127 pour le chauffage et le refroidissement, est la même que celle représentée sur la fig. 5. Sur la fig. 11, le prolongement inférieur de la chambre 127 est formé de manière que la chambre puisse s'ajuster glissante dans l'ouverture lisse de la plaque inférieure 126. Les conduites d'alimentation de la chambre sont flexibles. La disposition des joints entre le manchon 128 et les plaques respectivement supérieure et inférieure est analogue à celle représentée sur la fig. 8A et sur la fig. 10.
Au lieu d'un organe annulaire élastique en matière pleine comme sur la fig. 5, on a prévu une chambre annulaire 129, qui comporte des parois expansibles et ressemble à la chambre de la fig. 10. Ainsi, des bagues de serrage 130 et 131, respectivement supérieure et inférieure, peuvent être prévues, chacune de ces bagues étant formée par deux parties serrées fortement ensemble par des boulons comme on le voit sur le dessin. Comme on le voit ser la fig. 11, les parois intérieure et extérieure 134, 133 de la chambre annulaire sont en matière plastique, avec leurs bords gaufrés et serrés entre les bords des bagues 130 et 131. On peut supprimer la paroi extérieure 133 en matière plastique et prévoir à sa place une paroi métallique pleine réunie en permanence aux bagues de serrage.
La paroi intérieure 134 doit être flexible; dans la construction représentée elle est en Téflon ou en Kel-F .
Pour maintenir constant l'écartement entre les bagues de serrage supérieure et inférieure, on peut disposer à l'intérieur de la chambre annulaire un manchon métallique perforé 136 réuni rigidement aux bagues de serrage supérieure et inférieure. Ainsi, on peut donner à la chambre des dimensions précises et la pression dans cette chambre n'affecte qu'une paroi flexible ou deux parois flexibles.
La chambre annulaire ainsi formée peut comporter une ou deux conduites 131 pour l'introduction du gaz ou du liquide sous pression. Cette chambre reçoit une pression sans utiliser un piston plongeur comme dans le cas de la fig. 5 par exemple. La pression de la paroi intérieure flexible 134 contre les extrémités du cylindre métallique de repoussage fournit généralement une étanchéité satisfaisante. I1 en est de même dans la construction représentée sur la fig. 10.
L'appareil de repoussage décrit ici est particulièrement utile dans la fabrication des bandes plastiques utilisées pour l'enregistrement et la reprodub tion magnétique du son. Les bandes en nylon flexible possèdent des propriétés particulièrement désirables comme bandes d'enregistrement. On peut recouvrir une telle bande avec un mélange d'oxyde magnétique de fer d'une composition connue; on peut aussi la recouvrir avec une composition d'oxyde magnétique de fer et d'un liant de nylon.
Le repoussage effectué avec le dispositif décrit ici est particulièrement efficace sur le nylon, qui peut être ramolli à l'intérieur d'une certaine marge de température. Le nylon, comme toutes les autres matières plastiques connues, se ramollit à une température sensiblement inférieure à la température de ramollissement ou de décomposition du Téflon ,
du Kel-F ou du caoutchouc au silicone. On peut
donc utiliser un organe compressible en Téflon ,
Kel-F , ou caoutchouc au silicone, ou encore un
organe compressible en caoutchouc ordinaire com
portant des manchons ou garnitures en Téflon ,
Kel-F ou caoutchouc au silicone. Les bandes re
poussées obtenues sont exemptes, à un degré remar
quable, d'ondulations ou d'irrégularités, même quand on effectue à la fois leur repoussage et leur raccor
dement par collage.
I1 est clair qu'on a réalisé un espace annulaire
comportant des parois opposées entre lesquelles on
peut disposer la bande plastique à repousser. L'une
de ces parois opposées constitue une surface rigide,
qui porte des repères superficiels appropriés et peut
servir de matrice de repoussage. L'autre paroi est
élastique. Un dispositif est prévu pour appliquer une
force à cette paroi élastique de manière à la dé
placer vers la bande plastique let à repousser celle-ci
contre la surface de repoussage. Un dispositif appro
prié est prévu pour chauffer la matrice, de manière
à pouvoir effectuer le repoussage et un dispositif
analogue est prévu pour refroidir la matrice de
manière à pouvoir retirer rapidement la bande re
poussee.
Comme on l'a souligné précédemment, des consi
dérations de prix peuvent, dans certaines formes
d'exécution de l'appareil, recommander l'emploi de
matières, comme le caoutchouc naturel ou synthé
tique, qui ont tendance à adhérer à la matière plas
tique après exécution du repoussage. I1 faut donc
prévoir une paroi élastique supplémentaire entre le
caoutchouc et la matière plastique à repousser; cette
paroi élastique supplémentaire est formée par une
matière ayant une tendance nulle ou faible à coller
à la matière plastique. On peut citer, comme exemple
d'une telle matière, certains polyéthylènes halogénés,
en particulier les polyéthylènes fluorés, tels que le
Téflon et le Kel-F .
On peut aussi utiliser
d'autres matières, telles que les caoutchoucs au sili
cone déjà mentionnés ou d'autres matières plastiques
n'ayant pas tendance à coller.
Pour maintenir avec précision la largeur de la
bande repoussée, la surface de. repoussage de la
matrice comporte à ses extrémités des rebords ser
vant à maintenir les bords de la matière plastique
repoussée. I1 est préférable que la paroi élastique
en contact avec la bande plastique à repousser
s'étende au-delà des bords de celle-ci par des pro
longements, qui coopèrent avec les surfaces lisses
de la matrice se trouvant au-delà de la surface de
repoussage, de manière que la paroi élastique, pres
sant la matière plastique contre la surface de repous
sage, forme un joint étanche avec les rebords de
celle-ci afin de maintenir la matière plastique dans
la région désirée d'exécution du repoussage.
Ainsi,
on maintient avec précision la largeur de la bande
et on peut se dispenser généralement de découper
celle-ci sur les bords pour obtenir exactement la
largeur désirée.
Quand la matière plastique à repousser consiste en une bande ordinaire ouverte et non en une bande sans fin et quand il faut, par conséquent, raccorder les deux extrémités de la bande, deux procédés différents s'offrent pour effectuer cette opération. Comme on l'a indiqué précédemment, on peut donner à la bande plastique une longueur suffisante pour pouvoir faire chevaucher ses deux extrémités l'une sur l'autre. Dans certains cas, ce procédé entraîne un léger épaississement de la bande à l'endroit du raccord. Si on estime que ceci est indésirable, on peut disposer bout à bout les deux extrémités à raccorder. La bande en matière plastique est naturellement légèrement plus longue que la bande finie repoussée.
Quand on utilise un manchon, en Téflon par exemple, on peut le disposer contre la bande en matière plastique de manière à maintenir en position de butée les deux extrémités de celle-ci. Ensuite, la chaleur et la force engendrées pour le repoussage et le raccordement provoquent une force de compression, qui maintient fortement l'un contre l'autre les bords opposés des extrémités de la bande, en assurant ainsi la soudure de ces bords en une structure unitaire. Si la bande plastique est trop courte et ne permet pas de mettre en contact les bords de ses extrémités, il est possible que la bande plastique repoussée ne soit pas soudée.
L'organe élastique peut être constitué, par exemple, par du caoutchouc naturel, entièrement vulcanisé, dense mais élastique, que l'on trouve dans le commerce sous le nom de caoutchouc de matri çage ou caoutchouc d'amortissement de presse .
Dans ce cas, l'organe élastique peut faire partie inté grante d'un bouchon constitué par la même matière et faisant partie du dispositif prévu pour produire une force sur cet organe. Ce caoutchouc possède d'excellentes propriétés du point de vue retour à ses dimensions initiales après compression. On peut aussi utiliser des caoutchoucs synthétiques, tels que le copolymère de butadiène et t d'acrylonitrile (Buna-N) et le copolymère de butadiène et de styrène (Buna-S).
L'organe élastique peut être aussi constitué par une matière plastique, telle que le polytétrafluoréthylène ou le polytrifluorochloréthylène, que l'on trouve respectivement dans le commerce sous le nom de Té flon et de Kel-F . Les caoutchoucs au silicone peuvent être aussi employés, par exemple le type à haute compression fabriqué et vendu par la Gene- ral Electric Company des Etats-Unis d'Amérique, ainsi que celui fabriqué et vendu par la Dow
Chemical Company des Etats-Unis d'Amérique sous le nom de Silastic . Il est préférable que ces caoutchoucs au silicone possèdent une dureté superficielle suffisante (égale par exemple à 80 quand on la mesure au duromètre Shore A), de manière que la surface de la bande plastique soit lisse et glacée après le repoussage.
I1 est bien entendu que l'organe élastique peut ainsi être constitué par l'une quelconque des matières énumérées ci-dessus ou par d'autres matières élastiques appropriées et peut, en outre, se présenter sous une grande variété de formes. Les différentes matières possèdent leurs propres avantages et inconvénients. Ainsi, le caoutchouc naturel ou synthétique est sensiblement moins cher que les autres matières indiquées. Ces caoutchoucs ont, au contraire, l'inconvénient de coller sur un grand nombre de matières plastiques; il en résulte qu'il est nécessaire pour une production importante d'utiliser des expédients pour remédier à cette tendance. Le Téflon et le Kel-F exigent des forces de compression plus élevées que le caoutchouc ou le caoutchouc au silicone, mais sont par contre les meilleurs pour éviter le collage.
Pour éliminer ce collage des organes à paroi élastique en caoutchouc, on place, entre le caoutchouc et la matière plastique à repousser, un manchon mince constitué par du Téflon , du Kel-F ou du caoutchouc au silicone.
Les matières ci-dessus à base de polyéthylène halogéné possèdent aussi une propriété supplémentaire extrêmement avantageuse en ce qui concerne l'invention. Ainsi, une feuille de Téflon peut être légèrement tendue ou comprimée et revient, quand on la libère, à une certaine dimension inter médiaire. Ceci est vrai naturellement dans le cas où l'effort de traction ou de compression est faible, compte tenu des dimensions de la feuille.
Ensuite, si on tend ou comprime le Téflon de nouveau jusqu'à la même limite, il revient au point intermédiaire. I1 semble qu'il se produise une orientation quelconque des molécules du Téflon , orientation qui donne au Téflon un degré limité d'élasticité tant que l'effort est inférieur à la limite ci-dessns.
Cette élasticité limitée est assez grande pour permettre l'amplitude de déplacement nécessaire au refoulement, contre une surface de matrice, d'une feuille de matière plastique ayant une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm. La longueur de la feuille de matière plastique est grande par comparaison avec l'augmentation de dimension résultant de la tension après le refoulement de la pièce en matière plastique dans la surface de repoussage. Tout ceci est vrai également pour le Kel-F .