Brevet FR2003058A1 — publié le 19691107

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux techniques de formage par la chaleur et elle concerne plus particulièrement un procédé et un appareil de formage à chaud de feuilles thermoplastiques. Lorsqu'il est question dans le présent mémoire de feuilles thermoplastiques, cette expression désigne aussi bien les étoffes que les pellicules et autres feuilles capables de conserver en permanence les contours tridimensionnels qui leur ont été impartis pendant que la feuille est ramollie par la chaleur. D'autre part, lorsqu'une matière est dans cet état de ramollissement par la cha leur, on dira ci-après quelle est à sa température de moulage. Le procéd de de formage par la chaleur ou formage thermique est une technique selon laquelle on chauffe la feuille à sa tempe'- rature de moulage, on lui donne la forme désirée à laide dtun moule convenable, puis on la refroidit. Il était de pratique courante dans le formage thermique de chauffer la feuille thermoplastique à sa température de moulage à l'aide d'appareils de chauffage par rayonnement installés à proximité du moule. Ces appareils de chauffage sont réputés comme étant encombrants et peu efficaces et, d'autre part, le réglage de la température est médiocre. Les inconvénients auxquels on se heurte quand on utilise des appareils de chauffage de ce genre deviennent encore plus prononcés lorsque la technique de moulage est dQun caractère élaboré, par exemple lorsqu'elle consiste à utiliser un élément malaxe ou des demi-moules coopérants pour faciliter le moulage. Dans une tells technique il est indispensable qu'au moins deux parties d'QLn moule coopèrent mutuellement et aussi avec la feuille thermoplasti que chauffée interposée entre elles. L'utilisation d'un appareil de chauffage par rayonnement ou analogue, dans le cadre dune telle technique, exige ou bien que la feuille soit chauffée à un poste situé à une certaine distance du moule et qu'ensuite elle soit amenée en position de coopération avec le moule, ou bien que la feuille soit chauffée à proeimfté du moule et qu'ensuite l'ppareil de chauffage soit écarté pour permettre aux moitiés du moule de coopérer et d2effectuer ainsi l'opération de moulage. Chacune de ces deux techniques est d'une mise en oeuvre difficile et occasionne une assez grande perte de temps. On se heurte encore à un autre inconvénient lorsqu'on utilise des appareils de chauffage du type indiqué pour chauffer des feuilles thermoplastiques ajourées, par exemple des tissus ou des étof fes tricotées en une matière thermoplastique, dans le cadre daXune opération de moulage sous vide. En effet, puisque ces étoffes sont perméables à l'air, il est impossible de les mouler sous vide par la technique usuelle. En fait, il est nécessaire d'appliquer une fellLlle de support ou de recouvrement sous forte une membrane qui est imperméable à lSair air ou au moins hautement résistante au passa- ge de 11 air, cette feuille ayant pour but d'obturer les ajours de étoffe et de permettre par conséquent une utilisation efficace du vide. Habituellement, une telle feuille de recouvrement est interposée entre étoffe et l'appareil de chauffage, et il en résulte l'obligation d2effectuer un apport suffisant de chaleur pour que cette chaleur puisse traverser la feuille de recouvrement et récbauf- fer à la fois cette feuille et l'étoffe sous-jacente. Un tel procéde est en outre peu rentable car la feuille de recouvrement doit entre mise au rebut après une seule utilisation, ou bien si elle est du type réutilisable, elle est endommagée par la chaleur après un nombre relativement réduit d'utilisations. En conséquence, les principaux buts de l présente invention sont de fournir : - un appareil de formage thermique comportant des moyens de chauffage qui sont à la fois simples et efficaces - un tel appareil dont l'élément de chauffage sert également de feuille de recouvrement réutilisable pouvant être employée dans les opérations de moulage sous vide dfétoffes ajourées ; et - un procédé perfectionné, à la fois simple et efficace, de formage thermique d'une feuille thermoplastique0 Pour accomplir les buts indiQs, ainsi que d'autres, lein- vent ion met en oeuvre un procédé et un appareil de formage thermique de feuilles thermoplastiques, comportant notamment l'utilisation dsune feuille de recouvremeut contenant un conducteur électrique. ainsi cètte feuille sert à la fois à chauffer la feuille thermoplastique et à constituer pour cette dernière une feuille de support réutilisable De préférence bien que non obligatoirement, la feuille de support est confectionnée en une matière élastique et sensiblement imperméable à l'air0 D2autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin amiexé et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin, La figure 1 est une coje transversale d'un a;opareil de for mage sous vide selon l'i:lvention ; et La figure 2 est une vue semblable à la figure 1 mais montrant l'appareil au cours t stade de moulage faisant tartie d'une opé ration de formage sou vide0 En se référant de façon plus détaillée au dessin, un roule sous vide 10 présente une surface de moulage 12 et comporte un orifice de sortie 14 permettant d'établir un vide sur la surface de moulage0 Un cassis électriquement isolé 16 est mont en regard de la surface de moulage 12 et porte, à son extrémité la plus troche de cette surface de moulage, deux électrodes parallèles 18, 18' qui sont connectées à un transformateur de tension variable 20 Entre le chassies 16 et la surface de moulage 12 est interposée une feuille de recouvrement 22 qui est élastique, électriquement conductrice et sensiblement imperméable à 1' air. On place une feuille thermoplastique 24 sur le moule 10 en face de la surface de moulage 12 et on dispose la feuille de couverture 22 sur ie moule de manière à recouvrir la feuille thermoplastique. On fait descendre le châssis 16 jusqu'au moment où les électrodes t8, 18t exercent sur la feuille de couverture 22 et sur la feuille thermoplastique 24 une pression suffisante pour maintenir les deux feuilles en place pendant le moulage0 On met alors en route le transformateur 20 et on fait passer au moyen des électrodes 18, 18' un courant électrique suffisant à travers la feuille de couverture 22 pour chauffer cette feuille et la feuille thermoplastique sous-jacente 24 à la température de moulage de cette feuille thermoplastique. Une fois que la température de moulage est établie on fait le vide dans le moule à l'aide d'une pompe à vide (non représentée) qui soutire l'air à travers l'orifice de sortie 14. La feuille de couverture 22 et la feuille thermoplastique 24 sont alors attirées contre la surface de moulage t2 par la dépression ainsi créée et sont façonnéesà la forme désirée (voir figure 2). On cou- pe alors le courant électrique mais on maintient le vide jusqu'au refroidissement de la feuille thermoplastique 24. Après cela on supprime le vide, on soulève le chassis 16 et il ne reste plus qu'à enlever du moule la feuille thermoplastique façonnée et la feuille de recouvrement qui épouse la forme de la feuille thermoplastique0 Après que la feuille de couverture est décollée de la feuille thermoplastique, elle reprend sa forme initiale et peut ressertir immé- diatement pour l'opération suivante de moulage. Les feuilles de recouvremeft qui conviennent pour l'invention sont en particulier des membranes conductrices d'électricité, Les feuilles préférées possèdent également des qualités d'élasticité et sont sensiblement imperméables à l'airs On confectionne des feuilles de recouvrement selon la forme de réalisation préférée en renforçant une membrane élastique, sensiblement imperméable à l'air, par exemple une membrane en caoutchouc, avec un matériau conducteur par exemple avec des fils en alliage dit Nichrome ou avec un noir de carbone conducteur. Une feuille de recouvrement spécialement avantageuse est confectionnée en un caoutchouc aux silicones, par exemple en urAiméth rl-polysiloKane renforcé avec de la silice et contenant un noir de carbone conducteur o Une feuille ainsi confectionnée conserve sa conductivité électrique et ses propriétés physiques peniant des périodes prolongées, même à des températures opératoires plus élevées que la normale. Lorsque la température de moulage est une température usuelle (121 à 177 C), une telle feuille de recotivrement peut servir pendant une période pratiquement illimitée sans aucune détérioration0 On peut également régler la résistivité électrique de cette feuille en modifiant la teneur en noir de carbone conducteur ou en mélangeant la matière de la feuille avec un caoutchouc non-conducteur. Cette dernière particularité est spécialement avantageuse car la température établie pendant le stade de chauvi age varie en raison directe de la résistivité de la feuille de recouvrement0 On voit donc quSune telle propriété procure un moyen supplémentaire de réglage de la température, moyen qui est pour ainsi dire incorporé dans la feuille elle-meme. On peut appliquer la présente invention à l'une quelconque des diverses techniques de moulage, par exemple au moulage sous vide au moulas sous dépression ou au moulage à l'aide de moules coopérants et on peut l'employer pour façonner pratiquement n1 importe quelle feuille thermoplastique4 On a trouvé que les feuilles de recouvrement selon l'invention possèdent une utilité particulière pour les techniques de formage sous vide d'étoffes ajourées car, jusqu'à maintenant, on ne dispose sait d'aucun procédé satisfaisant qui aurait permis d'éviter l'em- ploi d'une feuille de support ne ssrvsnt qu'une seule fois ou d'éviter le chauffage inefficace de l'étoffe comme il a été précédemment expliqué. On a obtenu notamment d'excellents résultats lors du moulage d'étoffes assurées qui sont confectionnées a pair de polymères de chlorure de vinyle et surtout à partir d'un copo lymère de chlorure de vinyle/acrylonitrile (60/40 -en poids). Les exemples suivants servent à illustrer 12invention sans aucunement en limiter la portée EXElE 1 On installe sur un 3moule équipé pour permettre le formage sous vide un carré d'étoffe (55,5 x 35,5 cm) confectionné à partir d'un copolymère de 60 ffi de chlorure de vinyle et 40 % dSacryloni- trile (en poids). On recouvre cette étoffe dtune feuille de caoutchouc aux silicones conducteur (33 x 33 cm). On fait descendre contre la feuille de caoutchouc un châssis électriquement isolé (30,5 x 30,5 cm) muni de deux électrodes horizontales sur les bords inférieurs opposés du châssis, de manière à presser avec une solidité suffisante les deux électrodes contre deux bords opposés de la feuille en caoutchouc. On fait passer un courant électrique réglé par un transformateur de tension variable à travers cette feuille de caoutchouc de façon suffisante pour porter la feuille de caoutchouc et l'étoffe thermoplastique à la température de moulage de cette dernière (cette température étant comprise entre 93 et 17700). 2énergie nécessaire pour atteindre une telle température de moulage est de 0,4 watt/cm2 et la durée de chauffage est de 35 secondes. Après le chauffage, on constate que la température de l'étoffe varie entre 121 et 14300 et on peut conserver l'étoffe à sa température de moulage pendant une durée aussi longue que 120 secondes sans endommager la matière. Une fois la température de moulage atteinte, on applique un vide. à la surface de moulage du moule à l'aide d'une pompe à vide. La dépression ainsi créée attire la feuille de couverture et l'étoffe sous-jacente étroitement contre la surface de moulage. On coupe le courant électrique et on laisse l'étoffe se refroidir tout en la maintenant contre la surface de moulage. Quand étoffe est froide, on supprime le vide et on soulève le châssis portant les électrodes. On enlève ensuite l'étoffe façonnée et la feuille de couverture du moule, et cette feuille de couverture reprend sa forme initiale. Exemple comParatif le but de cet exemple est de comparer le procédé qui fait l'objet de l'invention à une technique classique de moulage. On moule un carré d2étoffe analogue à celui de l'exemple 1 sur une machine de formage sous vide dont le chauffage est assuré par des dispositifs de chauffage par rayonnement, le tout de fa çon classique. Be stade de chauffage exige une énergie de 1,1 watt par centimètre carré de 11 étoffe, chiffre qu'il convient de comparer à celui de 0,35 watt/cm qui était nécessaire sans le procédé selon l'invention. La température à la surface de l'étoffe varie entre 121 et 1630C,alors que cette variation était limitée à l'intervalle de 121 à 1430C dans l'appareil selon l'invention0 De même, une fois que la température de moulage est atteinte au bout de la mdme durée de chauffage (35 secondes), on doit supprimer immédiatement la chaleur ; en effet on constate que l'étoffe est endommagée Si l1on conserve la chaleur pendant 10 secondes de plus et qu'elle est détruite avec 30 secondes supplémentaires de chauffage. Ainsi, outre le chauffage plus efficace et la possibilité d'employer une feuille de recouvrement réutilisable, l'invention permet une beaucoup plus grande latitude concernant le moment exact de la mise en route du moulage et elle réduit fortement les risques d'un endommagement accidentel de l'étoffe par la chaleur. D'autre part, la surface de l'étoffe est chauffée plus régulièrement et omL est ainsi assuré d' une expansioXlus uniforme pendant le stade de moulage. EXEMPLE 2 En utilisant le même procédé que dans l'exemple 1, on moule des matières thermoplastiques très variées. Ainsi on moule dans les mêmes conditions que l'étoffe de exemple 1 une natte non tissée confectionnée de fibres titrant 24 deniers, formées en un copolymère de chlorure de vinyle/acrylonitrile (60/40 % pds), avec incorporation dtune résine de chlorure de polyvinyle à titre de liant On moule également par cette mtme technique et en utilisant une feuille de recouvrement seloriL'invention des papiers en matière thermoplastique non tissée et des toiles non tissées pour démeleu- ses, des feuilles perforées en chlorure de polyvinyle et des étoffes thermoplastiques à revetement vinylique, toujours avec la méme efficacité. Dans chaque cas, le produit obtenu se compare avantageusement avec les produits correspondants obtenus par des techniques ordinaires de moulage. il va de soi que la présente invention nta été décrite et représentée qu'a titre explicatif mais nullement limitatif et quti elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre HEvEICATIOîS lo Procédé de formage thermiaue d'une feuille thermoplastique caractérisé en ce qu'on dispose une membrane conductrice d'électricité en regard de la surface de moulage d'un moule, on installe la teille thermoplastique à proximité immédiate de ladite membrane, on fait passer à travers cette membrane un courant électrique sur- fisant pour chauffer la membrane et la feuille thermoplastique au moins à la température de moulage de cette feuille thermoplastique, on oblige la membrane et la feuille thermoplastique à épouser la surface de moulage, on refroidit la membrane et la feuille thermoplastique et on enlève ensuite la membrane et la feuille thermoplastique de la surface de moulage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane conductrice dtélectricité est une membrane élastique sensiblement imperméable à ltairO 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé ee que la membrane conductrice d'électricité est une membrane en caoutchouc aux silicones contenant irn noir de carbone conducteur0 49 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille thermoplastique est une étoffe ajourée 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étoffe est confectionnée à partir d'un copolymère de 60 % en poids de chlorure de vinyle et 40 % en poids d2acrylonitrile. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite feuille de recouvrement est formée en un caoutchouc aux silicones contenant un noir de carbone conducteur0 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé -en ce que la feuille de recouvrement est formée en un diméthyl-polysiloxarle renforcé avec de la silice et contenant un noir de carbone conducteur. 8. Appareil de moulage sous vide dSune étoffe ajourée, caractérisé en ce qu'il comprend un moule sous vide ; une feuille de re couvrement conductrice d'électricité iià proximité immédiate du moule, ladite étoffe étant interposée entre cette feuille de couverture et le moule ; des moyens pour faire passer à travers la feuille de cou- verture un courant électrisé suffisant pour chauffer cette feuille ainsi que ladite étoffe au moins à la température de moulage de l'étoffe ; et des moyens pour établir entre le moule et la feuille de recouvrement un vide d'une valeur suffisante pour façonner la feuille de recouvrement et 11 étoffe à la forme désirée, 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la feuille de recouvrement est confectionnée en un caoutchouc aux silicones contenant un noir de carbone conducteur0 100 Appareil selon la revendication 8 caractérisé en ce que la feuille de recouvrement est formée d'un diméthyl-polysiloxane renforcé avec de la silice et contenant un noir de carbone conducteur. Il Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la feuille de reoouvrement est formée dtun copolymère de 60 % en poids de chlorure de vinyle et 40 % en poids dtacrylonitrileO