Brevet FR2177600A1 — publié le 19731109

On contact divers procédés de formage de matières# thermoplas- tiques telles que le verre ou les- matières synthétiques dites " matières plastiques ". L'un des procédés le plus couramment utilisé est le formage dans un moule, que le pressage de la matière à mouler soit obtenu par poinçon (pièces pleines), par poinçon puis soufflage (pièces creuses) ou par centrifugation (pièces creuses à parois minces). La nécessité d'un moule constitue un inconvénient dans la mesure di l'on n'envisage pas une- production en série. De plus, un usinage resté nécessaire Si l'on doit atteindre le degré de poli nécessaire pour obtenir une surface "optique". Un autre procédé utilisé est le passage à travers une filiè re, soit par extrusion, soit par étirage. Ce procédé présente l'avantage de donner au produit sortant de la filière une nouvelle disposition des lignes de structure qui en augmente la solodoté. Mais il est bien évident qu'il n1 est utilisable que pour des produits à profil constant. On connaît également un procédé de formage par gravité utilisé notamment dans la fabrication des verres de lunetterie solaire obtenus à partir de plaques de verre. Des disques, découpés dans ces plaques, sont posés sur des coupelles ou anneaux de forme appropriée et passent dans une chambre chauffée. Lorsqu'ils atteignent un certain degré de température, ces disques s'affaissent par gravité et sont alors refroidis. Ce procédé est relativement simple à mettre en oeuvre. Mais il ne permet pas de réaliser un véritable étirage, ni d'obtenir une surface courbe à gradient dissymétrique. La présente invention a pour objet un procédé de formage de deux surfaces opposées, notamment d'une matière thermoplastique} par étirage, permettant de former des produits à profil non constant et pouvant ttreoutilisé tant pour une fabrication à l'unité, que pour une production en grande série. Ce procédé consiste en l'application d'un coussin fluide sur l'une des deux surfaces opposée du produit à former, la pression d'application de ce coussin fluide étant, au début de l'application, différente de la pression existant sous la dite surface dans le produit à former et lui devenant sensiblement égale en fin de formage, le- dit produit à former étant tenu, pendant la période de formage, en au moins plusieurs points situés hors de la ou des zones sur laquelle ou sur lesquelles s'applique le dit coussin fluide. De cette manière, le formage est le résultat d'une triple action: action du coussin fluide, résistance du dispositif de tenue du produit à former et résistance du produit lui-m~me qui croPt avec son étirement, et il permet comme on le verra plus loin, de "reproduire" une forme sans la "mouler" au sens courant du terme, en ne faisant venir le produit en cours de formage en contact qu'avec quelques points ou quelques lignes de ce moule. Une telle "reproduction" présente, entre autres, comme avantage, de supprimer pratiquement l'usure du moule et d'obtenir un poli de surface pratiquement indépendant du poli de surface de l'intérieur du moule. Suivante une variante intéressante de l'invention, on oppose, à l'action du coussin fluide, la contre-pression d'un second coussin fluide qui agit sur la surface opposée à celle qui est soumise à l'action du premier coussin fluide. D'autres caractéristiques et avantages du procédé suivant l'invention, apparattrent au cours de la description qui va suivre et qui concerne plusieurs modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre indicatif et non limitatif. La figure 1 donne une vue en élévation, avec coupe partielle, d'un dispositif pour la réalisation, suivant l'invention, d'une lentille neutre. La figure 2 montre schématiquement une variante du dispositif de la figure 1 pour la réalisation d'un verre scléral. Les figures 3, 4 et 5 montrent les phases successives de fabrication d'une lentille' divergente. Les figures 6, 7 et 8 montrent les phases successives de fabrication d'une lentille convergente. Les figures 9, 10, 11 et 12 montrent les phases succe#si- ves de fabrication d'un produit obtenu à partir d'un chauffage différentiel. Sur la figure' 1, le "moule" comprend' essentiellement deux parties qui, pour la commodité de la description, seront appelées, l'une, le "support" trek. 1) et l'autre la "forme" (repu 2) et qui pincent en trie elles une plaque: (7) à former. La forme (2) se' compose de quatre "guides" cylindriques (3), (4), (5) et (6) dont les' positions relatives peuvent être modifiées grtce à leurs taraudages et filetages; Une mise en oeuvre de l'invention à partir de ce dispositif peut-être la suivante: La plaque (7) est une plaque de métacrylate de méthyle de 5Q millimètres de diamètre et de 1,1 millimètre d'épaisseur. Le diamètre intérieur du guide (3) e** de 26 millimètres, et celui du guide (6) est de 6,5 millimètres. Par un moyen ne faisant pas partie de 11 invention, on chauffe la plaque (7) à une température de 1300 e. enviren. Lorsque la plaque a atteint cette température, on envoie, par le canal intérieur du support (1), de l'air à une température de 200C. comprimé à une pression de 2,5 Kg par cm2. La partie centrale libre de la plaque (7) est alors soumise d'une part à l'action de l'air comprimé qui tend à repousser la plaque (7) vers les guides (4), (5) et (6), et de l'autre, à une série de forces antagonistes qui s'opposent plus ou moins immédiatement et plus ou moins fortement à l'action de l'air comprimé:: - en repoussant la plaque (7) vers les guides (4), (5) et (6), l'air comprimé venant du support (1), comprime de plus en plus l'air enfermé entre la plaque et les guides, et crée ainsi une pression antagoniste; - l'étirage que subit la plaquez (7) du fait de l'action de l'air comprimé venant du support (1) tend à la raidir, et ce raidissement croissant s'oppose- avee une force croissante à l'action du dit air comprimé; - en repoussant la plaque (7) vers les guides (4), (5) et (6), l'air comprimé venant du support (1), comprise de plus en plus l'air enfermé entre la plaque et les guides, et crée ainsi une pression antagoniste; - l'étirage que subit la plaque (7) du fait de faction de l'air comprimé venant du support (1) tend à la raidir, et ce raidissement croissant s'opposez avec une force croissante à l'action du dit air comprimé; ; - l'air comprimé venant du support (1), étant à 200, refroidit la plaque (7), ce qui diminue la plasticité de la dite plaque; - - lorsque la plaque (7) vient en contact avec le bord intérieur du guide (5) celui-ci tend à la refroidir localement et si ce bord est constitué par une arête vive, il y a freinage local de l'étirage, tandis que s'il est plus ou moins arrondi, il laisse plus ou moins glisser la plaque en fermage; - simultanément, elle emrpisonne entre l'extrémité du guide (6) et le guide (5) une certaine quantité d'air dont la pression croissante va empêcher la plaque (7) d'entrer en contact avec le guide k6). Sous l'action de ces différentes forces, la plaque (7) va, par étirage, prendre la forme d'un segment shérique (8) dont le rayon va augmenter jusqu'à s'appuyer contre la paroi inférieure du guide (3). La partie de la plaque (7) en contact avec le guide est donc refroidie plus vite que la partie centrale, et va s'opposer à l'action de l'air comprimé de manière à localiser cette action dans la zone centrale, Lorsque la t'bulle" obtenue par l'étirage touche le bord intérieur du guide (5), ce contact la refroidit localement, suivant une circonférence puisque le guide (5) est en forme de couronne cylindrique, et, seule, la zone centrale de la dite bulle continue à subir l'action de l'air comprimé jusqu'à ce que l'air emprisonne entre les guides (5) et (6) atteigne une pression qui ajoutée aux autres forces antagonistes équilibre sensiblement la pression de l'air comprimé de formage. Le produit final obtenu est donc le suivant: la première partie est en forme de couronne circulaire d'une épaisseur de 1,1 millimètre, la deuxième partie à la forme d'un cylindre et la troisième d'un anneau sphérique portant un segment sphérique dont l'épaisseur est de 6,1 milli- mètre environ. Du fait que l'étirage de segment sphérique central a été ob tebu sans contact avec une autre surface, ses surfaces présentent un poli qu'il est difficile d'obtenir à l'heure actuelle par des moyens mécaniques sinon d'une façon très onéreuse. De plus, étant donné que l'on est parti d'une plaque de section constante et que le diamètre intérieur du guide central (6) est de 6,5 millimètres, l'épaisseur du segment sphérique-central est rigoureusement constante. Ce segment possède donc les quantités optiques et extérieures nécessaires et suffisantes pour constituer une lentille neutre, utilisable soit pour la protection oculaire contre le soliel ou en atelier, soit pour des besoins médicaux ou cosmétiques. Sur la figure 2, on a montré schématiquement la "forme" utilisée pour obtenir un verre scléral, ctest-à-dire une lentille de cornée couvrant non seulement l'iris de l'oeil, mais également une partie de la sclérotique. Comme dans le cas précédent, on part d'une plaque de métacrylate de méthyle. Mais on utilise une "forme" constituée de huit guldes, dont les six plus proches du "guide" central, qui correspondant à la partie de la plaque formée qui sera utilisée comme verre scléral, ont une épaisseur de 0,3 millimètre. La position relative de ces guides est choisie de telle manière que, dans chaque plan passant par l'axe des dits guides, leurs arotes intérieures soient situées sur la courbe que l'on désire obtenir dans chacun de ces plans. Au cours du formage, la plaque de mé#tacrylate vient s'appuyer sur ces arêtes qui lui donnent la forme que l'on recherche. On peut ainsi obtenir un "verre" scléral dont le "profil" soit exactement adapté au "profil" de l'oeil auquel il est destiné. Il est mgme possible d'obtenir un ''verrel' non symétrique en utilisant des guides concentriques constitués non plus d'une seule pièce, mais de plusieurs portions parallèles à l'axe des dits guides qui peuvent être disposées à des niveaux différents de manière à obtenir les déformations locales que peut présenter l'oeil auquel le "verre." est destiné. Les figures 3, 4 et 5 montrent le processus schématique de réalisation suivant l'invention d'une lentille divergente. On part (fig. 3 et 4) d'une plaque présentant les caractéristiques suivantes: - matière: métacrylate de méthyle - diamètre: 40 millimètres - épaisseur: 1,5 millimètre - volume cavité centrale: 1,6 millimètre cube Après chauffage à 1300C. et formage dans une "forme" telle que dessinée figure 2, on obtient un segment central dont le profil paratt, à grande échelle, sur la fig. 5 et qui présente les caractéristiques suivantes: - rayon de courbure face interne: 7,5 millimètres - rayon de courbure face externe: 8,0 millimètres - épaisseur au milieu: 0,07 millimètres Une lentille convergente s'obtient dans les mêmes conditiens mais à partir d'une plaque un peu différente : au lieu d'une cavité, elle présente un bossage sensiblement en forme de segment sphérique et disposé au milieu de la plaque (fig. 6 et 7). A partir d'une plaque présentant les caractéristiques sui vantes - matière : résine acital - diamètre : 40 millimètres - épaisseur : 1,5 millimètre - volume bossage : 1,6 millimètre cube, on obtient une lentille convergente (fig. 8) aux caractéristiques suivantes: - rayon de courbure face interne : 7,5 millimètres -rayon de courbure face externe : 7,0 mollimètres - épaisseur au milieu : 0,12 millimètre. Dans tous les cas précédents, le-formage a été réalisé à partir de plaques dont tous les points étaient à la même température. Nais il est bien évidant que l'on pourrait obtenir un formage " différentiel" d'une plaque dont tous les points ne seraient pas chauffés à la m8me température. Les figures 9 à 12 montrent précisément le processus de réalisation d'un plat creux sensiblement rectangulaire obtenu par chauffage "différentiel" On part d'une plaque (fig.9) présentant, de part et d'autre, un bossage fermé. Au lieu de chauffer toute la plaque, on chauffe seulement ces bossages, c'est-à-dire la partie hachurée sur la figure 10. Lorsque cette partie a atteint la température adéquate, on fait le vide sous la plaque de manière que l'aspiration se fasse danse sens des flèches 9 (fig.9). Si nécessaire on peut envoyer de l'air comprimé de l'autre côté de la plaque. La partie située à l'intérieur des bossages n'est pas étirée puisqu'elle se trouve à une température insuffisante pour être déformée: seuls,- les bossages sont étirés, ce qui permet d'obtenir un plat tel que montré fig.ll et 12. Il eFt entendu que l'on peut, sans sortir de l'invention, modifier des détails d'application du procédé décrit ci-dessus en vue d'obtehir un même résultat. Il serait, par exemple, possible d'utiliser, non plus une matière thermo-plastique, mais seulement plastique. Dans ce cas, la mise en oeuvre serait légèrement différente puisqutil ne serait pas nécessaire de chauffer préalablement le produit de départ et que le refroidissement n'interviendrait pas. On pourrait également utiliser comme matière première un produit en cours de polymérisation, la dite polymérisation se terminant pendant ou après mise ne forme du dit produit. On pourrait aussi, au lieu de se servir d'un gaz comprimé, utiliser un liquide dont on déplacerait, sous la plaque en formage, un volume correspondant exactement au volume défini par la face interne de la dite plaque après formage. R#VENDICÂTl0NS 1q) Procédé de formage, par étirage, de deux surfaces opposées d'un produit plastique consistant en l'application d'un coussin fluide sur l'une des deux surfaces opposées du produit à fermer, la pression d'application de ce coussin fluide étant, au début de l'application, différente de la pression existant sous la dite surface dans le produit à former et lui devenant sensiblement égale en fin de formage, le dit produit étant, pendant la période de formage, tenu en au moins plusieurs points situés hors de la zone ou des zones sur laquelle on sur lesquelles. s'applique le dit coussin fluide. 20) Procédé suivant 10) consistant à immobiliser au moins un point de tenue du produit à former pendant toute l'opération de oformage. 30) Procédé suivant 10 ou 22 consistant à opposer, à l'action du coussin fluide appliquée sur l'une des surfaces, la contre-pression d'un second fluide agissant sur la surface opposée. 40) Procédé suivant l'une des revendications précédentes pour le formage d'un produit en matière thermo-plastique consistant à chauffer préalablement au moins une partie du dit produit. 5 ) Procédé suivant l'une des revendications présendantes constitant à utiliser un gaz comprimé comme fluide de formage 60) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux "guides" concentriques dont la position relative peut être modifiée axialement, et qui sont disposais du coté de la surface du produit opposée à celle sur laquelle est appliqué le coussin fluide de formage. 70) Dispositif suivant 50 caractérisé par le fait qu'au moins l'un des guides concentriques de formage est constitué d'au moins deux portions de cylindre. A titre de produits industriels nouveaux: 80) Les produits formés suivant le procédé selon l'une au moins des revendications 1 à 5; 90) Les produits formés au moyen des dispositifs selon 60 ou 70, et notamment les lentilles de cornée et les "verres" scléraux ou semi -scléraux.