CH627668A5 - Procede et dispositif de surmoulage de surfaces en materiau thermoplastique, notamment de semelles de skis. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de surmoulage par balayage de surfaces en matériau thermoplastique, notamment pour le surmoulage des semelles de ski.

Le développement des résines thermoplastiques comme revêtement travaillant a amené le développement de machines pour effectuer des opérations de réparation ou de rénovation de ces matériaux thermoplastiques de revêtement pour en restituer un état de surface exempt d'aspérités ou de fissures et redonner à ces revêtements les caractéristiques mécaniques originales.

En particulier, dans le domaine des skis, l'usure et les diverses meurtrissures des semelles en polyéthylène, défavorables à la glisse, notamment pour les skis de compétition, ont conduit à la mise au point de techniques de surmoulage permettant de redonner à ces semelles le fini initial sans recourir à la dépose complète de ces semelles pour leur en substituer de nouvelles.

Les procédés les plus couramment utilisés à cet effet consistent à surmouler cette semelle en y déposant un film de matériau thermoplastique analogue à celui de la semelle, c'est-à-dire en général en polyéthylène, au moyen de dispositifs créant un flux d'air chaud utilisé à la fois pour ramollir le matériau de la semelle et le matériau d'apport et en favoriser la coalescence sous l'application d'une pression déterminée. Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'une consommation d'énergie importante du fait des pertes thermiques afférentes au soufflage de l'air et, corrélativement, de ne pas permettre une chauffe parfaitement localisée des portions des semelles du ski pouvant entraîner des déformations rédhibitoires dans ceux-ci. Enfin, la dispersion des jets d'air chaud interdit pratiquement une utilisation manuelle de tels dispositifs, de sorte qu'il faut recourir à des installations relativement lourdes pour effectuer les opérations de surmoulage.

Une autre technique récemment apparue met en œuvre un dispositif dans lequel le matériau thermoplastique est préalablement porté à sa température de fusion, puis acheminé sous forme liquide par une pompe à engrenage jusqu'à une buse d'application du produit liquide sur la surface à rénover. Un tel dispositif présente des inconvénients d'inertie thermique, notamment en ce qui concerne les délais de mise en route et les possibilités de réglage de la température au niveau de la buse d'application, de sorte que le traitement alterné de skis de qualité et de fragilité différentes est délicat à opérer. Par ailleurs, le maintien d'une certaine masse de polyéthylène à la température de fusion nécessite des dépenses d'énergie relativement importantes et peut en outre occasionner des modifications des propriétés du polyéthylène. Enfin, les séquences d'interchangeabilité des polyéthylènes de couleurs différentes sont longues à mettre en œuvre et nécessitent un nettoyage délicat de l'appareillage.

La présente invention a précisément pour objet d'obvier à ces divers inconvénients en proposant un procédé de surmoulage par balayage de surfaces en matériau thermoplastique simple et rapide à mettre en œuvre, permettant d'exercer un contrôle précis de la température ainsi qu'une chauffe limitée avec précision aux zones directement intéressées par le surmoulage et ne nécessitant de ce fait qu'une faible dépense en énergie.

La présente invention a pour autre objet un dispositif pour la mise en œuvre de ce procédé qui soit de faible encombrement et qui puisse être utilisé à la façon d'un outil à main.

Pour ce faire, un tel procédé de surmoulage par balayage de surfaces en matériau thermoplastique consiste à acheminer en continu de façon mécanique le matériau thermoplastique d'apport sous forme solide à travers un bloc de chauffe, ce dernier étant conformé de façon à réaliser un patin d'étalage du matériau d'apport et de préchauffe de la surface à surmouler.

Le dispositif de surmoulage par balayage pour la mise en œuvre de ce procédé comprend des moyens d'alimentation en matériau thermoplastique d'apport, des moyens de chauffe et des moyens de distribution du matériau d'apport sur la surface à surmouler, le moyen de chauffe étant constitué d'un bloc de chauffe métallique, comprenant des moyens de résistance chauffante et traversé par au moins un passage de matériau d'apport par une extrémité duquel est introduit le matériau d'apport sous forme solide continue, et dont l'autre extrémité communique avec le patin d'étalage formée par une

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projection du bloc de chauffe et présentant une surface conformée de contact avec la surface à surmouler.

La présente invention sera mieux comprise au vu de la description suivante de modes de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels:

la fig. 1 représente de façon schématique un dispositif de surmoulage pour la mise en œuvre du procédé selon la présente invention;

la fig. 2 représente, dans une vue en perspective partiellement éclatée, un mode de réalisation du dispositif de surmoulage selon la présente invention, utilisable comme outil à main, et la fig. 3 représente de façon schématique en perspective un autre mode de réalisation du dispositif de surmoulage selon la présente invention, dans une installation automatique.

Le dispositif de surmoulage selon la présente invention représenté schématiquement sur la fig. 1 comporte essentiellement un corps de chauffe 1, en métal thermiquement conducteur dans lequel est logée une cartouche chauffante 2, renfermant une répartition de résistances électriques. Le corps de chauffe 1 est traversé de part en part par un passage 3 ménagé à proximité immédiate de la cartouche chauffante 2 ou formé coaxialement dans cette dernière. L'extrémité supérieure 4 du passage 3 permet l'introduction du matériau d'apport nécessaire au surmoulage, en l'occurrence un fil de polyéthylène 5, en provenance d'un bobineau d'emmagasinement (non représenté). L'autre extrémité 5' du passage 3 s'évase dans un patin d'étalage 6 formé dans le prolongement du corps de chauffe 1, et présentant une surface conformée 7, par exemple plane, pour coopérer, lors de l'opération de surmoulage, avec la surface 8 à surmouler. Un capotage 18, esquissé en traits mixtes, sert à l'isolation thermique et à la préhension de l'appareil, par exemple au moyen d'une poignée 19.

Avec un tel dispositif, en connectant la cartouche chauffante 2 à une source de puissance électrique (non représentée), l'ensemble du corps de chauffe est porté à une température correspondant sensiblement à la température de ramollissement du matériau thermoplastique d'apport, de sorte que le patin 6, thermiquement lié au corps de chauffe et venu, par exemple, d'une seule pièce avec celui-ci, est lui-même porté à une certaine température inférieure à la température régnant dans le passage 4. De cette façon, le fil de polyéthylène 5 introduit à l'état solide par l'ouverture supérieure 4 du passage 2 se ramollit progressivement le long du passage 3 pour devenir liquide et pouvoir ainsi être écrasé sous le patin 6 qui sert également de préchauffe à la pièce sur la surface 8 de laquelle on vient apporter le polyéthylène ainsi extrudé. Les dimensions du passage 3 sont déterminées pour correspondre sensiblement aux dimensions du matériau thermoplastique d'apport; la progressivité du ramollissement de ce matériau d'apport dans le passage 3 permet, par une action de poussée mécanique, par exemple directement à la main ou par des moyens mécaniques à entraînement directionnel actionnables par une gâchette, d'introduire en continu le fil thermoplastique 5 dans l'appareil, les zones aval solides de ce fil étant suffisamment rigides et maintenues dans le passage 3 pour repousser les zones amont ramollies de ce fil et le forcer à s'étaler sous l'effet d'un mouvement de balayage relatif de la surface 8 par rapport à l'appareil dans le sens de la flèche 10, entre le patin 6 et la surface 8 où il est laminé sous le double effet de cet avancement et de la pression exercée sur l'appareil dans le sens de la flèche 11 sensiblement perpendiculairement au plan de contact de la surface 8.

Comme on le comprendra, les faibles dimensions de la cartouche chauffante 2 requises pour réaliser le ramollissement du matériau thermoplastique et l'absence de pièces mobiles, ainsi que la focalisation de la chaleur dégagée par la cartouche chauffante au voisinage de l'axe du corps chauffant, permettent de réaliser un dispositif portatif se présentant sous la forme d'un pistolet, facile et rapide à mettre en œuvre, et permettant de réaliser dans un délai très bref, du fait de la faible inertie thermique du bloc de chauffe, des réparations localisées, voire étendues sur une surface d'un matériau thermoplastique à rénover ou à resurfacer. Par ailleurs, l'interchangeabilité des fils thermoplastiques 5 permet de modifier rapidement le matériau d'apport en fonction des divers coloris de la surface 8 à traiter.

On a représenté de façon schématique, sur la fig. 2, un mode de réalisation plus achevé du pistolet de surmoulage représenté sommairement sur la fig. 1 en position de surfaçage d'un ski. De façon générique, le dispositif représenté sur la fig. 2 comporte également un corps de chauffe, référencé 1, de forme générale sensiblement diédrique, comportant cette fois plusieurs cartouches chauffantes 2, plus précisément au nombre de 3, et deux passages de matériau d'apport 3, s'étendant parallèlement aux cartouches chauffantes 2, chaque passage étant disposé entre deux cartouches chauffantes. L'aile inférieure 12 du bloc de chauffe 1 présente une face inférieure 70 plane dont la largeur est légèrement supérieure à la largeur maximale normale d'un ski 90. Au voisinage du bord avant 13 du corps de chauffe 1, une rainure transversale 14 est formée sur toute la largeur de la face inférieure 70 du corps de chauffe 1. Les extrémités inférieures des passages 2 se divisent en deux canaux d'extrudage angulairement espacés 20 et 20' s'étendant sensiblement dans le plan commun aux deux passages 3 et venant déboucher dans la gorge 14 qui fait office de canal de réception et de répartition du matériau thermoplastique d'apport fondu.

Au-dessus des ouvertures d'entrée 4 des passages 3 sont disposés deux canons de guidage et d'amenée, référencés 15, se présentant sous la forme de tubes cylindriques coaxiaux au passage 3 et débouchant, par leurs extrémités supérieures 16, au-delà de la paroi supérieure 17 de la structure de capotage 18, illustrée en fantôme, les extrémités 16 servant à l'introduction des fils de polyéthylène 5 dans l'appareil.

La paroi des canons de guidage 15 est localement percée d'une ouverture en forme de fente (non représentée) par l'intermédiaire de laquelle une portion périphérique de secteur circulaire d'un organe d'entraînement constitué d'une roue dentée 21 s'engage dans le volume interne défini par les canaux 15. Les roues 21 sont montées sur un axe commun 22 tourillonnant entre des flasques 23 solidaires du corps de chauffe 1 et entraîné en rotation, par l'intermédiaire d'un accouplement 24 par un motoréducteur 25 monté sur une structure de châssis 26 fixé aux flasques 23. La profondeur de pénétration du secteur des roues dentées 21 dans les canons 15 est déterminée de façon que la distance entre le diamètre externe de ces roues et la paroi interne opposée des canons soit légèrement inférieure au diamètre nominal des fils de polyéthylène 5 de sorte que, lorsque ceux-ci sont introduits manuellement par les ouvertures 16 dans les canons 15, ils viennent se coincer entre les roues 21 et la paroi interne de ces canons 15, de façon que, en connectant le motoréducteur 25 à une source de puissance électrique (non représentée), la rotation dans le sens de la flèche 27 des roues dentées 21 réalise l'entraînement des fils 5 le long des canons 16 et des passages 3 vers la gorge de répartition 14.

Un thermocouple 28, par exemple en cuivre-constantan, est noyé dans le bloc de chauffe 1, et est raccordé à un dispositif de mesure (non représenté) donnant un affichage, par exemple numérique, de la température du bloc de chauffe, cet affichage étant de préférence inscrit sur un dispositif de lecture 29, ménagé sur la face avant 30 du boîtier 18, de façon à permettre de régler, par exemple au moyen de réhostats (non représentés) la puissance électrique fournie aux cartouches chauffantes 2 en fonction des matériaux thermoplastiques à traiter et/ou des caractéristiques physiques des skis. Un ventilateur de refroidissement 31 (actionnable manuellement ou par thermostat) est monté dans la paroi inférieure du boîtier 18 pour réaliser l'équilibre thermique dans l'appareil. Le boîtier est en outre muni de deux poignées 190 et 190' pour en permettre la préhension et la manutention.

Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le dispositif décrit ci-dessus est utilisé avec une armoire de servitude 32, renfermant les bobines des fils de polyéthylène, ceux-ci étant acheminés par l'intermédiaire d'ouvertures de distribution 33, ainsi que l'ensemble des appareillages de contrôle et de mesure du

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dispositif transmis par l'intermédiaire d'un câble multicanaux 34. L'entraînement sélectif du moteur réducteur 25 est avantageusement réalisé au moyen d'une gâchette (non représentée) prévue sur l'une ou l'autre des poignées 190,190'. Le thermocouple 28 peut être couplé à un dispositif de régulation électronique affichant non seulement la température, mais permettant éventuellement de régler également la puissance transmise aux cartouches chauffantes et donc de régler avec grande précision la température du corps de chauffe et, partant, du patin de laminage.

Comme dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 1, les fils de polyéthylène 5 entraînés en continu par les roues dentées 21 s'engageant dans les canons de guidage 15 sont introduits dans le corps de chauffe 1 où ils se ramollissent. Bien que devenu sans consistance solide au niveau des canaux d'extrusion 20,20', le matériau d'apport continue d'avancer, poussé par les parties aval encore solides et froides de ces fils. Cette malléabilité permet au matériau d'apport de se répartir dans la gorge de répartition 14. Une pression manuelle au moyen des poignées 190,190' sur l'appareil, combinée à l'avance de celui-ci dans le sens de la flèche 11 sur le ski 90, permet de souder et reboucher tous les trous et défectuosités de la semelle 80 de ce ski, et ce en une seule passe. La vitesse d'avance des fils de polyéthylène est calculée pour assurer un débit satisfaisant en tenant compte de la puissance thermique installée. C'est ainsi qu'une puissance inférieure à 1000 W est suffisante pour déposer un film de polyéthylène de 0,2 mm d'épaisseur à la vitesse de 15 mm/s.

Un tel dispositif permet l'utilisation comme matériau d'apport de polyéthylène ou tout autre matériau thermoplastique ayant des caractéristiques identiques au matériau d'origine de la semelle du ski, tout en présentant l'avantage de pouvoir utiliser des fils de ce matériau thermoplastique tels qu'ils se présentent de façon courante dans leurs formes industrielles. Par ailleurs, le changement de couleur des fils de polyéthylène est quasi instantané, l'appareil étant peu sujet à encrassement, compte tenu de la petite dimension des canaux en extrusion 20,20' et de l'absence de contact entre le polyéthylène fondu et le mécanisme en mouvement. Comme dans le mode de réalisation précédent, la mise en route, c'est-à-dire, de façon plus précise, la mise en température d'un tel dispositif est très courte et présente notamment l'avantage par rapport aux dispositifs existants de n'émettre qu'un très faible niveau sonore tout en offrant une grande légèreté et, partant, une maniabilité remarquable, même pour des non-spécialistes.

On a représenté, sur la fig. 3, une installation automatique mettant en œuvre le procédé selon la présente invention. Dans ce mode de réalisation, la tête d'extrusion, figurée simplement par son boîtier 18 et l'aile inférieure 12 du corps chauffant formant patin d'étalage et d'application, est structurellement identique à celle du dispositif représenté sur la fig. 2. Toutefois, ce dispositif est ici monté 5 de façon articulée sur un cadre rigide 34, relié à une structure de châssis fixe 35 par l'intermédiaire d'un ensemble coulissant à tiges 36 et d'un moyen de vérin 37 commandable, de façon à permettre un déplacement relatif du dispositif par rapport à la structure de châssis 35 pour exercer entre le sabot 12 du dispositif et, par exemple, io un ski 90, bridé par des mois 91 solidaires d'une table coulissante 92, une pression déterminée relativement élevée entre le patin 12 et le ski 90, l'application d'une pression plus forte entre ces éléments procurant un étalement plus fin et plus régulier du film de matériau thermoplastique ainsi surmoulé. Dans ce mode de réalisation, les 15 bobines d'emmagasinage 36 du fil de polyéthylène 5 peuvent être montées directement au-dessus du dispositif sur la structure de châssis 35. Le déplacement de la table coulissante 92, au moyen de vis mères 93, peut être asservi à la vitesse d'entraînement du fil 5 dans le dispositif de chauffe et d'étalage.

20 Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des dispositifs utilisant deux fils de matériau thermostatique, on comprendra que l'on peut multiplier le nombre des passages 3 dans le corps de chauffe 1 et, donc, d'acheminer en parallèle trois fils ou plus, le nombre de cartouches chauffantes 3 étant lui-même générale-25 ment égal au nombre des passages 2 augmentés de 1. Il est également possible d'utiliser du fil de polyéthylène d'un calibre différent de ceux actuellement disponibles couramment sur le marché, et également d'utiliser un matériau thermostatique sous forme de bande, les passages 3 se présentant alors sous la forme de minces passages 3o parallélépipédiques, les cartouches chauffantes 2 étant réparties de part et d'autre de ce passage, l'entraînement par roue dentée pouvant s'effectuer, cette fois, simplement à l'encontre d'une plaque de guidage. Le dispositif n'est pas non plus limité au surmoulage de surfaces planes, mais peut être utilisé pour le surmoulage de surfaces 35 cylindriques, la face 7,70 du patin de laminage étant conformée pour présenter un profil osculateur à cette surface cylindrique. Il est également possible d'utiliser du polyéthylène sous des formes plus compactes, par exemple sous forme de barreaux. De même, l'entraînement du fil ou des bandes de matériau thermoplastique peut être 40 obtenu par tout autre dispositif à entraînement mécanique ou pneumatique permettant d'obtenir une poussée efficace, automatique et contrôlable du matériau thermoplastique à l'intérieur du corps de chauffe.

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2 feuilles dessins

Claims (13)

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1. Procédé de surmoulage par balayage de surfaces en matériau thermoplastique comprenant les étapes pour réaliser à chaud et sous pression un apport de matériau thermoplastique sur cette surface, caractérisé en ce qu'il consiste à acheminer en continu le matériau thermoplastique d'apport sous forme solide à travers un bloc de chauffe, ce dernier étant conformé de façon à réaliser un patin d'étalage du matériau d'apport et de préchauffe de la surface à surmouler.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc de chauffe est chauffé par des résistances électriques.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acheminement du matériau d'apport s'effectue manuellement.

4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acheminement du matériau d'apport s'effectue automatiquement.

5. Dispositif de surmoulage pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant des moyens d'alimentation en matériau thermoplastique d'apport, des moyens de chauffe et des moyens de distribution du matériau d'apport sur la surface à surmouler, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc de chauffe métallique (1) comprenant des moyens de résistance chauffante (2) et traversé par au moins un passage (3) de matériau d'apport à une extrémité (4) duquel est introduit de façon continue le matériau d'apport sous forme solide (5) et dont l'autre extrémité communique avec un patin d'étalage (6,12) formé par une projection du bloc de chauffe et présentant une surface conformée (7, 70) de contact avec la surface à surmouler.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mécaniques (21,22) d'avancement du matériau d'apport disposés en amont des passages (3) dans le bloc de chauffe.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ces moyens mécaniques comprennent des canons de guidage cylindriques (15) comportant une ouverture longitudinale par laquelle s'engage une portion du secteur périphérique d'une roue dentée (21) entraînée par des moyens d'entraînement.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ces moyens d'entraînement sont constitués d'un mécanisme à rochet entraîné par une gâchette actionnable manuellement.

9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ces moyens d'entraînement sont constitués d'un motoréducteur (25).

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que le patin d'étalage formé par une projection du bloc de chauffe présente une surface de travail plane (7, 70) et une gorge (14) ménagée dans cette surface plane et communiquant avec les passages de matériau d'apport.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les moyens de résistance chauffante sont constitués par des cartouches chauffantes logées dans le bloc de chauffe et réparties au voisinage des passages du matériau d'apport.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu'il est agencé de façon à être logé dans une structure de boîtier (18) comportant des moyens de préhension et de manutention (19,20).

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu'il est agencé de façon à pouvoir coulisser sur une structure de châssis fixe (35) de façon à pouvoir amener la surface conformée (7,70) du patin d'étalage en contact sous pression avec la surface à surmouler, des moyens de vérins commandables (37) étant prévus pour déplacer le dispositif sensiblement perpendiculairement à la surface à traiter et l'y appliquer avec une pression prédéterminée.