CA2103043A1 - Procede permettant l'incorporation d'une structure metallique a l'interieur d'une matiere plastique en vue de realiser des articles moules, nouveau type de structure metallique particulierement adaptee pour la mise en oeuvre d'un tel proc de et article moule incorporant une telle structure - Google Patents

Abstract

2103043 9321367 Procédé permettant l'incorporation d'une structure métallique à l'intérieur d'une matière plastique en vue de réaliser des articles moulés, qui consiste, après avoir réalisé un article tricoté fin (1), de préférence à mailles cueillies, souple afin d'assurer une déformabilité, à associer ledit tricot à une plaque ou feuille de matière plastique. L'association du tricot métallique (1) est réalisée immédiatement en sortie de l'ensemble permettant la formation d'une feuille ou plaque de matière plastique (2), 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.

Description

` ? 93t21367 210 3 0 4 3 p~/FR93/oo3s~

STRUCTURE MElALLIQUE POUR DES ARTICLES MOULES

~a présente in~ention a trait à un procédé perfectionné permettant l'incorporation d'une structure métallique à l'intérieur d'une matière 10 plastique en vue de réaliser des articles moulés; elle concerne également un nouveau type de structure métalliqu.e particulièrement adaptée pour la mise en oeuvre d'un tel procédé ainsi que les articles moulés comportant une telle structure, et qui présenten~ la caractèristi~ue de réfléchir ou barrer les ondes électromagnétiques et/ou d'être bon 15 ~ ~ co21ducteur de l'électricité statique.

?ans 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:
20~ des matières thermoplastiques comme les polyoléfines (polyéthylène, polypropylène), les styrém~ues (ABS, polystyrène, ASA, SA~), les pslyamides, les polyesters thermoplastiques ~PET, P~T), les polycarbonates, les PMMA (polvméthacrylate de méthyle), le PVC etc ainsi que les mélanges de ces divers matériaux (~lends) des mahères thermodurcissables comme les polyesters insaturés, les époxy, les polvuréthanes, les phénoliques, etc des élastomères comme le caoutchouc naturel, les caoutchoucs svnthétiques (SBR, caoutchouc nitrile), les élastomères thermoplastiques (styreniques, polvoléfiniques, polvuréthanes,...) etc...

~:' WQ 93/21367 2 PCr/~93/0~3f~

qui peuvent être conformées par tout type de procédé tel que par exemple moulage par injection, thermoformage, extrusion/soufflage, rotomoulage....

Il est bien connu lors de la réalisation par moulage d'arti~es 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 propriétes spécifiques.

A~nsi, afin de leur conférer des propriétés assurant une protection électromagnétique (EMI~ ou électrostatique (ESD), il a été proposé depuis fort longtemps d'incorporer a de tels matériaux plasti~ques des charges diverses, telles que poudres métalliques. Une telle manière de procéder ~: presente cependant de très nombreux inconvénients, parmi lesquels on ~: 15 peut dter les difficultés d'avoir une composition très homogène.

Une solution pour résoudre ce problème, consiste à recou~rir la pi~ce moulée d'une couche superficielle réflectrice, solution qui est : : :
nota~rarnent utilisee pour réaliser des ensembles réfléchissants (antennes 20 par exemple). Un tel revêtement superficiel présente cependant cs~mme irlconYénient d'être soumis aux agressions extérieures, et peu~ donc se - déteriorer dans le temps. Par ailleurs, de telles techniques necessitent pour leur mise en oeuvre des matériels et processus complexes et ~: couteux.

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 30 forme dans Iesquels l'élément conducteur ou réfléchissant est parfaitement protégé des agressions extérieures, elle ne permet cependant ... . .. . . . . .. . . . .. . .. .. . . . .. .. ... . ... ...... . . .. .. .. .. . . ..

~3/21367 ~ 1 0 ~3 ~3~) Pcr/FRs3/oo38~

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 clui manque de souplesse, et qui lors de sa mise en oeuvre, est aplati lorsqu'il est imprégné avec la résine en mati~re plastique. Par ailleursr il ressort clairement de ce document que I'incorporation n~est envisageable qu'uniquement pour la réalisation d'ar~icles 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 con~plexe retordu compor~ant des fibres conductrices et des fibres thermoplastiques qui présentent un retrait à chaud plus élevé que celui ~ ~ ~ 15: desdites fibres conductrices. Un tel fil, présente la caractéristique que lors :: d'un traitement thermi~que, il se produit un retrait des fibres thermoplastiques dans la direction axiale, ce qLui fait que les fibres conductrices se trouYent en spirales autour desdites fibres thermoplastiques.
, : Une telle solution présente cependant des incon~7enients parmi : lesquels on peut citer:
le retrait qui entraîne une irrégularité du réseau de fil thermoplastique, ~; 25l - une déformation "en spirale" qui entraîne une mauvaise réflexion des ondes et une moindre conductibilit~ par manque de contact.

wo 93/21367 2 ~ Q3 43 Pcr/FRg3/003~

Dans de nombreuses applications (par exemple pour la réalisation de cap~ts protecteurs rnoulés pour matériel informatique), on utilise encore des ensembles en métal, acier inoxydable notamment, qui ont comme inconvénients d'être compliqués ~ utiliser, longs à mettre en place, et 5 sont d'un coût élevé.

Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un proeédé d'incorporation d'une structure métallique à l'intérieur d'une matière plastique et ce, en vue de réaliser des articles moulés pouvant 10 etre de forme eomplexe 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 tricotee, qui fait également partie de l'invention.

~; 15 D'une manière générale, le procédé conforme à l'invention consiste, apr~s a~oir réalisé un article tricoté fin, de préférence à mailles cueillies, souple afin d'assurer une déformabilité, à associer ledit tricot à une 20~ ~ plaque ou feullle de matière plastique, et il se caractérise en ce que I'association du tricot métallique est réalisée immédiatement en sortie de l'ensemble permettant la forma~ion 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 25 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 3~ être utilisée telle que ou éventuellement servir d'insert lors d'une opération ultérieure de surrnoulage par injection.

21~30~3 93/21367 5 Pcr/FR93/oo38~

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 sec~don 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 adaptee 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 etre utilisé
directement pour obtenir des pièces finies par thermoformage, soit :~ 10 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 métallic~ue :: trlcotée conforme à l'invention et qui est destinée à être incorporée à
l'intérieur d'articles moulés à base de matière plastiq~e, est un tricot - réalisé selon la technique dite à "mailles cueillies", e~ se caractérise en ce que le fil qui le compose est un fil métallique continu sous forme de trait ~ , ;: :: ou lameJ c'est-à-dire une matière ~ui, contrairement aux fils conventionnels qui ont une section circulaire ou peuvent être inscrits dans un cercle, ont une section sensiblement rectangulairej c'est-à-dire d'une très faible épaisseur par rappor~ à leur largeur.
;; :

' ~ ~
: 30 : :

WO 93/21367~ pcr/FR93/oo3 Avantageusement, en pratique, pour la réalisation d'un tel tricot conforme à l'invention:
- on utilisera de préférence comrne 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 10 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 :es deux éléments f.lamentaires (métal et fil synthétique), selon une armure vanisée, c'est-à-dire permettant d'avoir 15 une superposition de deux fils élémentaires dans le tricot forme, 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, quaI~t à elle, constituée pour partie prépondérante de fils synthétiques; le fil synthétique peut être de même nature que la matière plastique, 2D ~ 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 texturé ou un fil fortement élastique tel que ceux commeraalisés sous la marque LYCRA ou produits similaires qui permet de faire rétracter le réseau maille et conduit à un tricot plus dense à la 25 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.
.

2103(143 . , 93/21367 7 Pcr/FR93/~o38~

L'invention et les avantages qu~elle apporte seront cependan~ 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 perme~tant la mise en oeuvre du procédé conforme à
l'invention;
- la figure 2 illustre la manière dont on réalise une pièce fir,ie thermoforrnée directement à partir d'un~ 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.
;: ~
~15: 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.

Con~rmément à l'inYention et ainsl que cela ressort de la figure 1, après avoir réalisé un article tricoté fm (1), de préférence sur un métier à
mailles cueillies selon un mode préférentiel de réalisation qui fait partie de ltinvention comme cela sera vu dans la suite de la description, on ~: associe ledit tricot (1) mis à plat à une plaque ou ~euille de matière ~` 25 plastique (2). Conformément à l'invention, l'association du tricot métallique (1 ) est réalisée immédiatement en sor~ie 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 WO 93/21367 ~3~ ~3 8 PCI/FR93/003~ `

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 5 d'environ 200C. Après passage à l'intérieur de l'ensemble de calandrage (4) qui permet de domler 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 !a feuille (2), l'association de ces deux éléments étant réalisée entre les deux cylindres ~5,6) de la calandre (4). Grâce à une 10 telle installation, on obtient une feuille ou plaque qui peut etre soit découpée, soit renvidée sous la forme d'une bobine.

Une telle plaque peut tre utilisée pour réaliser des pièces complètement ~erminees directement par thermoformage tel qu'illustré à
15 la figure 2, soit éventuellement servir d'insert préalablement thermoformé utilisé lors d'une opération de surmoulage/injection tel que représenté ~ la figure 3.

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, ;~ Lorsque l'on procède à une opération de thermoformage la plaque 20 ou feuille constituée du complexe mati~re plastique/tricot, est amenee entre deux ensembles de chauffe respectifs supérieur e~ inférieur (10,11).
;~Après montée en température de la plaque e~ retrait des ensernbles de chauffe (10,11), on procede à une opération de bullage permettant d'obtenir une homogénéisation des épaisseurs. Après cette phase 25 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 30 directement des produits finis, tels que par exemple des antennes paraboliques, des boitiers.

~93/21367 21 03 0 ~ 3 P~/FR93/0038~

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 ~ l'intérieur d'un 5 moule (20) de forme appropriée et la ma~re plastique étant injecté~ par l'intermédiaire d'un ensemble (21) conventionnel à l'intérieur du moule.

Si comm4 dit précédemment, tout type de tricot métallique ~ mailles ~ 10 cueillies, souple et déformable, peut être utilisé pour la mise en oeuvre ; ~ d'un tel procedé, on utilisera de préférence un nouveau type de structure ~ ~ tricotée, qui fait également partie de l'invention, et qui est réalisë 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 15 ~ comprise entre 0,3 ~un 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 ma~ière plastique (fil synthétique), l'association des deux éléments étan$ réalis-ée sur le métier même de tricotage en réalisant le tricot selon une armure vanisée, 20 ~ 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.

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WO 93/21367 ~3~ 43 lo pcr/FR93~oo~ ~

Sur un métier à tricoter circulaire, à mailles jetées, du type "mailleuse", ayant une jauge 18 gros ~18 aiguilles dans un pouce saxon DU
23,6 mm), on réalise une structure maillée conforme à l'invention en tricotant, selon une armure crépon vanisée (une rangée armure/jersey, 5 une rangée armure/mailles chargées), deux fils amenés simultanément à
l'intérieur de chaque rangée, l'un (étant consti~ué 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 10 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
ntérieur de matières plastiques lors d'une opération de moulage soit, de préférence, conformément au procédé selon l'invention, pour réaliser 15 un produit intermédiaire qui lui-même, peut Qtre soit utilisé directement pour réaliser une pièce firlie, soit pour servir d'insert lors d'une opération de surmoulage.

Les artides moulés comportant une telIe structure métallique sur 20 u ne face ou noyée à l'intérieur de la matière plastique~ peuvent être utilisés pour toutes les applications dans lesquelles on souhaite obtenir une protection EMI-ESD.
"
Par rapport aux solutions antérieures, une telle solution présente de 25 nombreux avantages par le fait que le réseau de mailles peut etre 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 imbri~ués, en escalier, d'où
un barrage efficace aux ondes et une prise de masse sûre. De plus, la 30 surface laminée du fil conduit à des angles vifs permettant une meilleure ~ pénétration dans les surfaces de matières plastiques. Enfin, les articles :

93/21367 21 ~ 3 ~ ~1 3 Pcr/FR93/00385 réalisés peuvent être recyclés facilement, la matière plastique renforcée par une telle structure n'étant pas polluante contrairement aux mati~res plastiques chargées de poudres vu fibrilles métalliques, ou simplement revêhles d'une couche de revetement 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, 10 cuivre pur et argenté en l'état de plaque pouvant être incorporé dans un :~ ensemble suivant divers procédés de transformation des résines.

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~r 1 ~7 ~: :

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Claims (9)

REVENDICATIONS

1/ Procédé permettant l'incorporation d'une structure métallique à
l'intérieur d'une matière plastique en vue de réaliser des articles moulés, qui consiste, après avoir réalisé un article tricoté fin, de préférence à
mailles cueillies, souple afin d'assurer une déformabilité, 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.

2/ Structure métallique tricotée utilisable pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, afin d'être incorporée à l'intérieur de matières plastiques en vue de réaliser des produits moulés à base de matière plastique, ladite structure étant constituée par un tricot réalisé
selon la technique dite "à mailles cueillies", caractérisée en ce que ledit tricot est déformable dans toutes les directions et est constitué par au moins un fil métallique continu sous forme de trait ou lame.

3/ Structure métallique selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est réalisée à partir d'un trait ou lame en cuivre ayant une largeur comprise entre 0,3 mm et 1,5 mm et une épaisseur de 0,001 à 0,003 mm, ce fil étant de préférence argenté.

4/ Structure métallique selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le trait ou lame métallique est combiné à un fil synthétique de même nature que la matière plastique de la plaque assurant une bonne liaison avec le composant de la plaque thermoplastique.

5/ Structure métallique selon la revendication 4, caractérisée en ce que la matière plastique associée au trait ou lame métallique est constituée par un fil synthétique, l'association de ces deux éléments étant réalisée sur le métier même de tricotage en réalisant le tricot selon une armure vanisée.

6/ Structure métallique selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'armure de tricotage est du type jersey.

7/ Structure métallique selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que l'armure de tricotage est une armure comportant des flottées de trames obtenues au moyen de mailles chargées.

8/ Article moulé réalisé à partir d'une structure métallique incorporée à l'intérieur d'une matière plastique réalisée conformément au procédé selon la revendication 1.

9/ Article moulé comportant une structure métallique selon l'une des revendications 2 à 7, incorporée à l'intérieur d'une matière plastique.