Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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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.
.
,
;~ 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.
: ~ :
~:
:
.
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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