CH721676A2 - Composant horloger ou de bijouterie en matériau de faible densité et procédé de fabrication d'un tel composant - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un composant horloger ou de bijouterie réalisé au moins partiellement dans un matériau présentant une densité inférieure à 2 g/cm 3 , et de préférence comprise entre 0.7 g/cm 3 et 1.95 g/cm 3 , ledit matériau comprenant, par rapport à son poids total, au moins 50% en poids d'au moins un polymère présentant une densité inférieure ou égale à 2 g/cm 3 , de préférence inférieure ou égale à 1.5 g/cm 3 , et des billes de verre creuses dans une quantité inférieure à 50% en poids. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel composant horloger ou de bijouterie.

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention se rapporte à un composant horloger ou de bijouterie, réalisé dans un matériau de faible densité.

[0002] L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel composant horloger ou de bijouterie.

Etat de la technique

[0003] Il est déjà connu de réaliser des articles, tels que des composants utilisés dans la bijouterie, et plus spécifiquement dans l'horlogerie, dans un matériau plastique lourd ou à haute densité. Un tel article est par exemple décrit dans le brevet EP 3 674 816. Cet article, tel qu'une carrure, est réalisé dans un matériau moulé ayant une densité comprise entre 2 et 7 g/cm<3>, et réalisé à partir d'un mélange comprenant plus de 60% en poids de céramique de densité supérieure à 5 g/cm<3>et moins de 32% en poids d'un polymère thermoplastique associé à un agent de couplage. Ce type de matériau lourd permet de réaliser notamment des carrures lourdes, recherchées par les utilisateurs qui apprécient de porter au poignet une montre d'un certain poids.

[0004] A contrario, d'autres utilisateurs recherchent des montres qui soient très légères au poignet, confortables au porter. Des matériaux utilisant également des matières plastiques appropriées pourraient être envisagés pour une telle utilisation. Toutefois, ces matériaux à base de matières plastiques peuvent présenter les inconvénients de manquer de résistance aux agressions externes et aux températures élevées, et d'avoir des propriétés mécaniques insuffisantes.

[0005] La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un composant horloger ou de bijouterie réalisé dans un matériau de faible densité mais qui présente notamment de bonnes propriétés mécaniques, telles que des résistances mécaniques suffisantes permettant de résister aux sollicitations que peuvent subir par exemple des maillons de bracelet ou des carrures.

Divulgation de l'invention

[0006] A cet effet, l'invention concerne un composant horloger ou de bijouterie réalisé au moins partiellement dans un matériau présentant une densité inférieure à 2 g/cm<3>, et de préférence comprise entre 0.7 g/cm<3>et 1.95 g/cm<3>, et plus préférentiellement comprise entre 0.8 g/cm<3>et 1.9 g/cm<3>, ledit matériau comprenant, par rapport à son poids total, au moins 50% en poids d'au moins un polymère présentant une densité inférieure ou égale à 2 g/cm<3>, de préférence inférieure ou égale à 1.5 g/cm<3>, et des billes de verre creuses dans une quantité inférieure à 50% en poids.

[0007] De préférence, ledit polymère est un polymère thermoplastique ou un élastomère thermoplastique.

[0008] Ainsi, le composant horloger ou de bijouterie selon l'invention est réalisé au moins partiellement dans un matériau de faible densité, très léger et confortable au porter, mais qui, malgré sa légèreté, présente notamment de bonnes propriétés mécaniques. Notamment, le composant horloger ou de bijouterie selon l'invention présente une résistance mécanique suffisante lui permettant de résister aux sollicitations qu'il peut subir, en particulier lorsqu'il s'agit de maillon de bracelet ou de carrure.

[0009] La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un composant horloger ou de bijouterie tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : 1) préparer un mélange destiné à former le matériau du composant horloger ou de bijouterie, ledit mélange comprenant, par rapport à son poids total, au moins 50% en poids d'au moins un polymère présentant une densité inférieure ou égale à 2 g/cm<3>, de préférence inférieure ou égale à 1.5 g/cm<3>, et des billes de verre creuses dans une quantité inférieure à 50% en poids ; 2) réaliser le composant horloger ou de bijouterie par moulage du mélange obtenu à l'étape 1) pour obtenir la forme désirée.

[0010] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs.

Mode(s) de réalisation de l'invention

[0011] La présente invention concerne un composant horloger ou de bijouterie réalisé au moins partiellement dans un matériau présentant une densité strictement inférieure à 2 g/cm<3>, et de préférence comprise entre 0.7 g/cm<3>et 1.95 g/cm<3>, et plus préférentiellement entre 0.8 g/cm<3>et 1.9 g/cm<3>, ledit matériau comprenant, par rapport à son poids total, au moins 50% en poids d'au moins un polymère de faible densité présentant une densité inférieure ou égale à 2 g/cm<3>, de préférence inférieure ou égale à 1.5 g/cm<3>, et des billes de verre creuses dans une quantité inférieure à 50% en poids.

[0012] Le polymère de faible densité est majoritaire en poids et forme une matrice dans laquelle sont incorporées les billes de verre creuses.

[0013] Ledit polymère de faible densité peut être un polymère thermoplastique ou un polymère thermodurcissable ou un élastomère thermoplastique.

[0014] D'une manière avantageuse, ledit polymère de faible densité est un polyamide, par exemple le PA 11 ou le PA12, un polyphtalamide, un polypropylène, un polyétheréthercétone (PEEK), un sulfure de polyphénylène (PPS), un acrylonitrile butadiène styrène (ABS), un polyétherimide, une polyaryléthercétone, un polysulfone tel que polyphénylsulfone, une résine époxy, un polyuréthane thermoplastique, un silicone thermoplastique vulcanisé tel que TPSiV®, et leurs mélanges chimiquement compatibles.

[0015] Un polyamide, par exemple le PA 11, ou un polyphtalamide sont particulièrement préférés pour leur meilleure résistance aux agressions externes et aux températures élevées, ainsi que pour leurs bonnes propriétés mécaniques.

[0016] De tels polymères présentent une faible densité, qui est de 1.03 g/cm<3>pour le PA11 et d'environ 1.1 g/cm<3>pour les polyphtalamides.

[0017] De préférence, les billes de verre creuses ont une densité inférieure à 0.7 g/cm<3>. Leur densité peut être supérieure à 0.4 g/cm<3>. De plus, les billes de verre creuses sont choisies de préférence pour présenter une résistance à l'écrasement supérieure à 50 MPa, de préférence supérieure à 100 MPa, voire supérieure à 150 MPa, voire 190 MPa environ.

[0018] D'une manière avantageuse, de telles billes de verre creuses sont des microsphères de verre creuses avec des parois minces à base de borosilicate de soude et de chaux par exemple. Ces microsphères de verre présentent avantageusement une taille moyenne de particule très petite, inférieure ou égale à 40 µm voire 20 µm. De telles dimensions permettent d'obtenir un mélange avec le polymère de faible densité plus homogène.

[0019] D'une manière avantageuse, la surface des billes de verre creuses est fonctionnalisée par un agent de couplage, tel qu'un silane. Le traitement de surface est réalisé avant la préparation du mélange avec le polymère de faible densité. L'utilisation d'un agent de couplage, tel qu'un silane, permet d'améliorer l'adhésion entre les billes de verres et la matrice polymère. Cela a pour avantage d'augmenter les propriétés mécaniques du matériau obtenu.

[0020] Afin d'améliorer les propriétés du matériau obtenu en fonction des applications, il est également possible d'ajouter d'autres éléments à la composition du matériau.

[0021] Notamment, le matériau peut comprendre entre 0% et 49,9%, de préférence entre 0% et 40%, en poids, plus préférentiellement entre 0% et 30%, en poids, par rapport à son poids total, d'au moins une charge de renfort. Une telle charge de renfort est choisie de préférence parmi des poudres de métal ou d'oxyde métallique, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramide, des fibres végétales, et leurs mélanges.

[0022] Le matériau peut également comprendre entre 0% et 20% en poids par rapport à son poids total, bornes comprises, d'un agent colorant.

[0023] L'agent colorant peut être un colorant et/ou un pigment, qui peut être sous forme de granules, de poudre ou de liquide.

[0024] Le matériau peut comprendre également d'autres composants, tels que d'autres types de charges, telles que des charges minérales différentes des charges de renfort définies ci-dessus (craie, calcaire, wollastonite, lin, fibres naturelles), des agents de mise en œuvre, des agents de liaison, des agents protecteurs UV, des agents ignifugeants, des lubrifiants, etc.

[0025] De préférence, la quantité de polymère de faible densité est comprise entre 60% et 90% en poids, de préférence entre 65% et 80% en poids, bornes comprises, par rapport au poids total du matériau.

[0026] De préférence, la quantité de billes de verre creuses est comprise entre 5% et 40% en poids, de préférence entre 10% et 30% en poids, plus préférentiellement entre 10% et 25% en poids, bornes comprises, voire entre 10% et 20% en poids, bornes comprises, par rapport au poids total du matériau.

[0027] De préférence, la quantité de charge de renfort est comprise entre 5% et 40% en poids, de préférence entre 10% et 30% en poids, bornes comprises, par rapport au poids total du matériau. La charge de renfort permet d'augmenter la tenue mécanique du matériau. La quantité de charge de renfort est choisie de manière à ne pas augmenter la densité du matériau obtenu.

[0028] Ainsi, le matériau à faible densité utilisé dans la présente invention peut comprendre en poids, pour un total de 100%, au moins 65% en poids dudit au moins un polymère de faible densité, entre 5% et 30% en poids, bornes comprises, de billes de verre creuses, et entre 0% et 15% en poids, bornes comprises, d'au moins une charge de renfort, et optionnellement entre 0% et 10% en poids, bornes comprises, d'un agent colorant. Les pourcentages respectifs des différents composants du matériau sont tels qu'additionnés entre eux, ils ne dépassent pas les 100%.

[0029] Le composant horloger ou de bijouterie peut par exemple constituer une carrure, un maillon de bracelet, une lunette, un poussoir, une couronne, un fond, un fermoir, un composant interne d'une montre (réhaut, index...), etc.

[0030] L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel composant horloger ou de bijouterie, le procédé comprenant les étapes suivantes : 1) préparer un mélange destiné à former le matériau du composant horloger ou de bijouterie, ledit mélange comprenant, par rapport à son poids total : – au moins 50% en poids d'au moins un polymère présentant une densité inférieure ou égale à 2 g/cm<3>, de préférence inférieure ou égale à 1.5 g/cm<3>, tel que décrit ci-dessus, – des billes de verre creuses telles que décrites ci-dessus, dans une quantité inférieure à 50% en poids, – entre 0% et 49,9% en poids, bornes comprises, d'au moins une charge de renfort telle que décrite ci-dessus, et – optionnellement entre 0% et 20% en poids, bornes comprises, d'un agent colorant tel que décrit ci-dessus, les pourcentages respectifs des différents composants étant tels qu'additionnés entre eux, ils ne dépassent pas les 100%, 2) réaliser le composant horloger ou de bijouterie par moulage du mélange obtenu à l'étape 1) pour obtenir la forme désirée.

[0031] Avantageusement, le mélange préparé à l'étape 1) consiste à intégrer les billes de verre creuses dans ledit au moins polymère de faible densité par extrusion. La résistance à l'écrasement élevée présentée par les billes de verre creuses permet auxdites billes de verre de résister à la pression hydrostatique importante survenant lors de l'extrusion. A l'issue de l'étape 1) le mélange obtenu est extrudé sous la forme de granulés ou de filaments en fonction du procédé utilisé pour l'étape 2) de moulage.

[0032] L'étape 2) de moulage du mélange obtenu à l'étape 1) peut s'effectuer par tout procédé connu, tel que par injection, compression, extrusion, thermoformage ou impression 3D.

[0033] Par exemple, dans le cas d'un procédé par injection, l'étape 2) consiste à mouler par injection les granulés obtenus à l'étape 1) pour former le composant horloger ou de bijouterie souhaité. Lors de cette étape d'injection 2), la température est optimisée au cours du process afin que la viscosité du matériau ne soit pas trop importante dans le but de préserver l'intégrité des billes de verre. Dans ce même but, la pression d'injection ne doit pas être trop importante.

[0034] Le procédé de l'invention peut comprendre après l'étape 2) une étape de finition.

[0035] Selon les applications, l'étape 2) peut être éventuellement poursuivie par une étape supplémentaire de surmoulage ou par des étapes de finition du composant horloger ou de bijouterie obtenu à l'étape 2).

[0036] Le composant horloger ou de bijouterie selon l'invention qui est obtenu est réalisé au moins partiellement dans un matériau de faible densité, très léger et confortable au porter, mais qui, malgré sa légèreté, présente notamment de bonnes propriétés mécaniques (contrainte mécanique, rigidité et déformation compatibles avec les applications envisagées).

Claims (18)

1. Composant horloger ou de bijouterie réalisé au moins partiellement dans un matériau présentant une densité inférieure à 2 g/cm<3>, et de préférence comprise entre 0.7 g/cm<3>et 1.95 g/cm<3>, et plus préférentiellement comprise entre 0.8 g/cm<3>et 1.9 g/cm<3>, ledit matériau comprenant, par rapport à son poids total, au moins 50% en poids d'au moins un polymère présentant une densité inférieure ou égale à 2 g/cm<3>, de préférence inférieure ou égale à 1.5 g/cm<3>, et des billes de verre creuses dans une quantité inférieure à 50% en poids.

2. Composant horloger ou de bijouterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un polymère est un polymère thermoplastique, un polymère thermodurcissable ou un élastomère thermoplastique.

3. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins polymère est un polyamide, un polyphtalamide, un polypropylène, un polyétheréthercétone (PEEK), un sulfure de polyphénylène (PPS), un acrylonitrile butadiène styrène (ABS), un polyétherimide, une polyaryléthercétone, un polysulfone, une résine époxy, un polyuréthane thermoplastique, ou un silicone thermoplastique vulcanisé.

4. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau comprend, par rapport à son poids total, entre 60% et 90% en poids, de préférence entre 65% et 80% en poids, bornes comprises, dudit au moins polymère.

5. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau comprend, par rapport à son poids total, entre 5% et 40%, de préférence entre 10% et 30%, plus préférentiellement entre 10% et 25%, en poids, bornes comprises, de billes de verre creuses.

6. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les billes de verre creuses ont une densité inférieure à 0.7 g/cm<3>.

7. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les billes de verre creuses ont une résistance à l'écrasement supérieure à 50 MPa, de préférence supérieure à 100 MPa, et préférentiellement supérieure à 150 MPa.

8. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface des billes de verre creuses est fonctionnalisée par un agent de couplage.

9. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau comprend, par rapport à son poids total, entre 0% et 49.9%, de préférence entre 0% et 40%, plus préférentiellement entre 0% et 30%, en poids d'au moins une charge de renfort.

10. Composant horloger ou de bijouterie selon la revendication 9, caractérisé en ce que la charge de renfort est choisie parmi des poudres de métal ou d'oxyde métallique, des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres d'aramide, des fibres végétales, et leurs mélanges.

11. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau comprend, par rapport à son poids total, entre 0% et 20% en poids, bornes comprises, d'un agent colorant.

12. Composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau comprend en poids, pour un total de 100%, au moins 65% en poids dudit au moins un polymère, entre 5% et 30% en poids, bornes comprises, de billes de verre creuses, et entre 0% et 15% en poids, bornes comprises, d'au moins une charge de renfort.

13. Procédé de fabrication d'un composant horloger ou de bijouterie selon l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : 1) préparer un mélange destiné à former le matériau du composant horloger ou de bijouterie, ledit mélange comprenant, par rapport à son poids total, au moins 50% en poids d'au moins un polymère présentant une densité inférieure ou égale à 2 g/cm<3>, de préférence inférieure ou égale à 1.5 g/cm<3>, et des billes de verre creuses dans une quantité inférieure à 50% en poids; 2) réaliser le composant horloger ou de bijouterie par moulage du mélange obtenu à l'étape 1) pour obtenir la forme désirée.

14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le mélange préparé à l'étape 1) consiste à intégrer les billes de verre creuses dans ledit au moins polymère par extrusion.

15. Procédé selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que le mélange comprend, par rapport à son poids total, entre 60% et 90% en poids, de préférence entre 65% et 80% en poids, bornes comprises, dudit au moins polymère.

16. Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le mélange comprend, par rapport à son poids total, entre 5% et 40%, de préférence entre 10% et 30%, plus préférentiellement entre 10% et 25%, en poids, bornes comprises, de billes de verre creuses.

17. Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que le mélange comprend, par rapport à son poids total, entre 0% et 49.9%, de préférence entre 0% et 40% en poids, plus préférentiellement entre 0% et 30% en poids, d'au moins une charge de renfort.

18. Procédé selon l'une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que le mélange comprend, par rapport à son poids total, entre 0% et 20% en poids, bornes comprises, d'un agent colorant.