STRUCTURE METALLIQUE POUR DES ARTICLES MOULES
La présente invention a trait à un procédé perfectionné permettant l'incorporation d'une structure métallique à l'intérieur d'une matière plastique en vue de réaliser des articles moulés ; elle concerne également un nouveau type de structure métallique particulièrement adaptée pour la mise en oeuvre d'un tel procédé ainsi que les articles moulés comportant une telle structure, et qui présentent la caractéristique de réfléchir ou barrer les ondes électromagnétiques et/ou d'être bon conducteur de l'électricité statique.
Dans la suite de la description, le terme "matière plastique" sera utilisé au sens large afin de désigner tout type de matières telles que par exemple : - des matières thermoplastiques comme les polyoléfines
(polyéthylène, polypropylène), les styréniques (ABS, polystyrène, ASA, SAN), les polyamides, les polyesters thermoplastiques (PET, PBT), les polycarbonates, les PMMA (polyméthacrylate de méthyle), le PVC etc.. ainsi que les mélanges de ces divers matériaux (blends) - des matières thermodurcissables comme les polyesters insaturés, les époxy, les polyuréthanes, les phénoliques, etc..
- des élastomères comme le caoutchouc naturel, les caoutchoucs synthétiques (SBR, caoutchouc nitrile), les élastomères thermoplastiques (styréniques, polyoléf iniques, polyuréthanes,...) etc..
qui peuvent être conformées par tout type de procédé tel que par exemple moulage par injection, thermoformage, extrusion/ soufflage, rotomoulage... .
II est bien connu lors de la réalisation par moulage d'articles à base de matières plastiques qu'il est possible d'y incorporer des renforts et/ ou additifs divers, et ce afin de leur conférer des propriétés spécifiques.
Ainsi, afin de leur conférer des propriétés assurant une protection électromagnétique (EMI) ou électrostatique (ESD), il a été proposé depuis fort longtemps d'incorporer à de tels matériaux plastiques des charges diverses, telles que poudres métalliques. Une telle manière de procéder présente cependant de très nombreux inconvénients, parmi lesquels on peut citer les difficultés d'avoir une composition très homogène.
Une solution pour résoudre ce problème, consiste à recouvrir la pièce moulée d'une couche superficielle réflectrice, solution qui est notamment utilisée pour réaliser des ensembles réfléchissants (antennes par exemple). Un tel revêtement superficiel présente cependant comme inconvénient d'être soumis aux agressions extérieures, et peut donc se détériorer dans le temps. Par ailleurs, de telles techniques nécessitent pour leur mise en oeuvre des matériels et processus complexes et coûteux.
Pour surmonter ces inconvénients, il a été proposé, ainsi que cela ressort notamment de l'US-A-4 242 686, d'incorporer à l'intérieur de l'article moulé, notamment lors de sa réalisation, une structure métallique maillée. Si cette solution permet d'obtenir des articles en forme dans lesquels l'élément conducteur ou réfléchissant est parfaitement protégé des agressions extérieures, elle ne permet cependant
pas de réaliser des ensembles de forme complexe et/ ou de faible épaisseur compte tenu du fait que la structure métallique se présente sous la forme d'un manchon tubulaire qui manque de souplesse, et qui lors de sa mise en oeuvre, est aplati lorsqu'il est imprégné avec la résine en matière plastique. Par ailleurs, il ressort clairement de ce document que l'incorporation n'est envisageable qu'uniquement pour la réalisation d'articles du type "stratifié" selon laquelle le matériau est réalisé par couches successives et non pas pour être mis en oeuvre selon des techniques de complexage ou surmoulage similaires.
Il a également été proposé dans l'EP-A-0 243 193, de réaliser des feuilles ou films conducteurs, éventuellement mis en forme en faisant appel à une structure textile (tissu ou tricot), constituée à partir d'un fil complexe retordu comportant des fibres conductrices et des fibres thermoplastiques qui présentent un retrait à chaud plus élevé que celui desdites fibres conductrices. Un tel fil, présente la caractéristique que lors d'un traitement thermique, il se produit un retrait des fibres thermoplastiques dans la direction axiale, ce qui fait que les fibres conductrices se trouvent en spirales autour desdites fibres thermoplastiques.
Une telle solution présente cependant des inconvénients parmi lesquels on peut citer :
- le retrait qui entraîne une irrégularité du réseau de fil thermoplastique, - une déformation "en spirale" qui entraîne une mauvaise réflexion des ondes et une moindre conductibilité par manque de contact.
Dans de nombreuses applications (par exemple pour la réalisation de capots protecteurs moulés pour matériel informatique), on utilise encore des ensembles en métal, acier inoxydable notamment, qui ont comme inconvénients d'être compliqués à utiliser, longs à mettre en place, et sont d'un coût élevé.
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé d'incorporation d'une structure métallique à l'intérieur d'une matière plastique et ce, en vue de réaliser des articles moulés pouvant être de forme complexe et/ ou finis, qui surmonte les inconvénients des solutions antérieures et qui est, par ailleurs, particulièrement adapté pour être mis en oeuvre avec un nouveau type de structure métallique tricotée, qui fait également partie de l'invention.
D'une manière générale, le procédé conforme à l'invention consiste, après avoir réalisé un article tricoté fin, de préférence à mailles cueillies, souple afin d'assurer une deformabilite, à associer ledit tricot à une plaque ou feuille de matière plastique, et il se caractérise en ce que l'association du tricot métallique est réalisée immédiatement en sortie de l'ensemble permettant la formation d'une feuille ou plaque de matière plastique, l'association étant réalisée par calandrage alors que la plaque de matière plastique formée n'est pas encore refroidie, permettant ainsi l'incrustation de ladite structure tricotée au moins en surface à l'intérieur de ladite plaque ou feuille de matière plastique.
Une telle manière de procéder permet de réaliser un complexe qui peut être utilisé tel quel pour réaliser une pièce thermoformée pouvant être utilisée telle que ou éventuellement servir d'insert lors d'une opération ultérieure de surmoulage par injection.
Si pour la mise en oeuvre du procédé, il est envisageable d'utiliser des fils de n'importe quel type, par exemple des fils métalliques de section circulaire, il est cependant avantageux d'utiliser un nouveau type de structure en métal, qui fait également partie de l'invention, et qui en facilite non seulement la mise en oeuvre, mais est particulièrement adaptée pour obtenir un complexe intermédiaire dans lequel la maille est parfaitement accolée à la plaque ou film de matière plastique lors de l'extrusion de cette plaque, ce matériau composite pouvant être utilisé directement pour obtenir des pièces finies par thermoformage, soit éventuellement être utilisé comme insert lors d'une opération de surmoulage ou toute autre opération de réalisation de pièces plastiques.
D'une manière générale, le nouveau type de structure métallique tricotée conforme à l'invention et qui est destinée à être incorporée à l'intérieur d'articles moulés à base de matière plastique, est un tricot réalisé selon la technique dite à "mailles cueillies", et se caractérise en ce que le fil qui le compose est un fil métallique continu sous forme de trait ou lame, c'est-à-dire une matière qui, contrairement aux fils conventionnels qui ont une section circulaire ou peuvent être inscrits dans un cercle, ont une section sensiblement rectangulaire, c'est-à-dire d'une très faible épaisseur par rapport à leur largeur.
Avantageusement, en pratique, pour la réalisation d'un tel tricot conforme à l'invention :
- on utilisera de préférence comme fil métallique un trait ou lame en cuivre ayant une largeur comprise entre 0,3 mm et 1,5 mm et une épaisseur de 0,001 mm à 0,003 mm, ce fil étant de préférence argenté pour obtenir une meilleure conductibilité et réflexion des ondes ;
- de préférence, le trait ou lame métallique est combiné avec un fil synthétique qui se lie facilement avec la matière thermoplastique sur laquelle il sera complexé et ce à raison d'environ 5 à 10 % par rapport au poids du fil métallique ; dans un tel cas, s'il est envisageable d'utiliser des lames textiles ou traits préalablement gainés de matières plastiques, il est avantageux de réaliser une telle association sur le métier même de tricotage, en tricotant les deux éléments filamentaires (métal et fil synthétique), selon une armure vanisée, c'est-à-dire permettant d'avoir une superposition de deux fils élémentaires dans le tricot formé, et ce de telle sorte que l'une des faces dudit tricot soit constituée pour partie prépondérante de fils d'une nature (métal), alors que l'autre face est, quant à elle, constituée pour partie prépondérante de fils synthétiques ; le fil synthétique peut être de même nature que la matière plastique, assurant une bonne liaison avec le composant de la plaque thermoplastique ; on peut par ailleurs utiliser un fil extensible tel que par exemple un fil texture ou un fil fortement élastique tel que ceux commercialisés sous la marque LYCRA ou produits similaires qui permet de faire rétracter le réseau maille et conduit à un tricot plus dense à la tombée du métier ;
- comme armure de tricotage, on utilisera soit une armure de type jersey, soit, de préférence, une armure permettant d'obtenir des flottés de trame au moyen de mailles chargées, afin d'avoir une structure très déformable.
L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce à l'exemple de réalisaton donné ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation de l'ensemble d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
- la figure 2 illustre la manière dont on réalise une pièce finie thermoformée directement à partir d'une structure réalisée conformément au procédé selon l'invention ;
- la figure 3 illustre la manière dont un insert réalisé conformément au procédé conforme à l'invention, est utilisé pour une opération de surmoulage par injection.
Si l'on se reporte aux schémas annexés, l'invention porte donc sur un procédé qui permet l'incorporation des structures métalliques à l'intérieur d'une matière plastique, et ce en vue de réaliser des articles moulés.
Conformément à l'invention et ainsi que cela ressort de la figure 1, après avoir réalisé un article tricoté fin (1), de préférence sur un métier à mailles cueillies selon un mode préférentiel de réalisation qui fait partie de l'invention comme cela sera vu dans la suite de la description, on associe ledit tricot (1) mis à plat à une plaque ou feuille de matière plastique (2). Conformément à l'invention, l'association du tricot métallique (1) est réalisée immédiatement en sortie de l'ensemble permettant la formation de la feuille ou plaque de matière plastique (2).
• Cette association est réalisée par calandrage alors que la plaque de matière plastique formée n'est pas encore refroidie, ce qui permet ainsi l'incrustation de ladite structure tricotée (1) au moins en surface à l'intérieur de la plaque ou feuille de matière plastique (2). A titre
indicatif, il est ainsi possible de réaliser une plaque ou feuille par extrusion au travers d'une filière plate (3) d'une matière plastique de type ABS dont le conduit de sortie a un millimètre d'épaisseur. A la sortie de la filière d'extrusion, la feuille formée a une température d'environ 200°C_ Après passage à l'intérieur de l'ensemble de calandrage (4) qui permet de donner l'épaisseur définitive à la feuille, et avant que cette dernière ne soit refroidie, on amène la structure maillée (1) en contact avec la surface de la feuille (2), l'association de ces deux éléments étant réalisée entre les deux cylindres (5,6) de la calandre (4). Grâce à une telle installation, on obtient une feuille ou plaque qui peut être soit découpée, soit renvidée sous la forme d'une bobine.
Une telle plaque peut être utilisée pour réaliser des pièces complètement terminées directement par thermoformage tel qu'illustré à la figure 2, soit éventuellement servir d'insert préalablement thermoformé utilisé lors d'une opération de surmoulage/injection tel que représenté à la figure 3.
Lorsque l'on procède à une opération de thermoformage la plaque ou feuille constituée du complexe matière plastique/ tricot, est amenée entre deux ensembles de chauffe respectifs supérieur et inférieur (10,11).
Après montée en température de la plaque et retrait des ensembles de chauffe (10,11), on procède à une opération de bullage permettant d'obtenir une homogénéisation des épaisseurs. Après cette phase opératoire, on réalise l'opération de moulage proprement dite par montée du poinçon (12) et aspiration. Après refroidissement, l'ensemble moulé est découpé. Lors de cette opération de moulage, la face du complexe comportant la maille métallique est de préférence disposée à l'intérieur du produit. Par une telle technique, on peut réaliser directement des produits finis, tels que par exemple des antennes paraboliques, des boîtiers.
Eventuellement, après opération de thermoformage, on peut utiliser la pièce comme insert lors d'une opération de surmoulage telle qu'illustrée à la figure 3, ledit insert étant disposé à l'intérieur d'un moule (20) de forme appropriée et la matière plastique étant injectée par l'intermédiaire d'un ensemble (21) conventionnel à l'intérieur du moule.
Si comme dit précédemment, tout type de tricot métallique à mailles cueillies, souple et déformable, peut être utilisé pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, on utilisera de préférence un nouveau type de structure tricotée, qui fait également partie de l'invention, et qui est réalisé à partir de fils métalliques continus se présentant sous la forme d'un trait ou lame, par exemple d'un trait ou lame de cuivre ayant une largeur comprise entre 0,3 mm et 1,5 mm et une épaisseur de 0,001 à 0,003 mm.
De préférence, ce fil est également argenté. Lors de la réalisation du tricot, le trait ou lame métallique est associé à un fil de matière plastique (fil synthétique), l'association des deux éléments étant réalisée sur le métier même de tricotage en réalisant le tricot selon une armure vanisée, armure qui peut être soit de type jersey, soit éventuellement comporter des flottés de trame obtenus au moyen de mailles chargées.
A titre indicatif, une structure tricotée réalisée de la manière qui suit, est particulièrement adaptée pour la mise en oeuvre du procédé.
Sur un métier à tricoter circulaire, à mailles jetées, du type "mailleuse", ayant une jauge 18 gros (18 aiguilles dans un pouce saxon ou 23,6 mm), on réalise une structure maillée conforme à l'invention en tricotant, selon une armure crépon vanisée (une rangée armure/jersey, une rangée armure/ mailles chargées), deux fils amenés simultanément à l'intérieur de chaque rangée, l'un étant constitué par un fil de cuivre sous la forme de trait NM32 (31,25 tex), l'autre par un fil polyamide de 45 dtex. Le tricotage sous forme de vanisage permet d'obtenir un tricot dont l'une des faces est constituée pour partie majoritaire des fils de traits métalliques qui masquent les fils polyamide qui se trouvent situés sur l'autre face dudit tricot- A la tombée du métier, un tel article pèse 75 gr./m2 et peut être utilisé, soit pour être incorporé directement à l'intérieur de matières plastiques lors d'une opération de moulage soit, de préférence, conformément au procédé selon l'invention, pour réaliser un produit intermédiaire qui lui-même, peut être soit utilisé directement pour réaliser une pièce finie, soit pour servir d'insert lors d'une opération de surmoulage.
Les articles moulés comportant une telle structure métallique sur une face ou noyée à l'intérieur de la matière plastique, peuvent être utilisés pour toutes les applications dans lesquelles on souhaite Obtenir une protection EME-ESD.
Par rapport aux solutions antérieures, une telle solution présente de nombreux avantages par le fait que le réseau de mailles peut être disposé facilement, épouse la déformation du plastique lors du moulage, déformation de la maille jusqu'à 300 % dans les deux sens. De plus, un tel produit permet de réaliser des plans de joints imbriqués, en escalier, d'où un barrage efficace aux ondes et une prise de masse sûre. De plus, la surface laminée du fil conduit à des angles vifs permettant une meilleure pénétration dans les surfaces de matières plastiques. Enfin, les articles
réalisés peuvent être recyclés facilement, la matière plastique renforcée par une telle structure n'étant pas polluante contrairement aux matières plastiques chargées de poudres ou fibrilles métalliques, ou simplement revêtues d'une couche de revêtement superficielle.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit, et /ou spécifiquement un produit plat thermoformable avec adjonction d'une nappe de tricot métallique, inox, cuivre pur et argenté en l'état de plaque pouvant être incorporé dans un ensemble suivant divers procédés de transformation des résines.