Brevet FR2207790A1 — publié le 19740621

La présente invention concerne un procédé de formage sous vide de feuille thermoplastique et un moule pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé de formage sous vide de feuille de résine thermoplastique est bien connu en lui-meme. par exemple, en se référant à la figure 1 des dessins ci-joints, dans une forme de réalisation d'un procédé classique de formage sous vide avec un moule approprié, un moule 3 monté sur une assise 1 d'une machine de formage sous vide, par l'intermédiaire d'une garniture 2 est constitué d'une forme creuse et comporte une série de trous d'aspiration pour faire le vide sur toutes ses surfaces ou partiellement sur les parties nécessaires du dessus et du fond du moule.Après avoir obtenu 1'étanchéité à l'air entre la périphérie extérieure du moule 3 et la feuille 7, en poussant le moule 3 à partir de la surface inférieure de la feuille 7 ramollie par chauffage et en fixant les quatre côtés de la feuille avec des ch ssis de serrage 6, l'air qui est dans le moule 3 est aspiré par un tube d'aspiration 8 de façon à réaliser le vide entre la feuille 7 et le moule 3, et par suite la feuille 7 est appliquée au contact de la surface extérieure du moule par la pression atmosphérique et est alors mise à la forme représentée par la référence 7'.Par conséquent, la pres 2 sion atmosphérique d'environ 1 k/cm2 est appliquée sur la surface du moule 3, par exemple pour un moule de grande dimension ayant une surface de 4 m2, une charge d'environ 40 tonnes est appliquée au moule lui-même. Le moule fabriqué en fonte d'aluminium ou analogue a une épaisseur d'environ 30 mm pour ne pas se déformer sous une charge de 40 tonnes et doit être pourvu de nervures, de poteaux ou analogues pour un renforcement suffisant (non représenté) à la surface interne du moule.Dans le cas où le moule est réalisé en matériau à base de résines ou analogue, (figure 2) une garniture 9 de gypse, de ciment ou analogue doit Etre prévue pour renforcer le moule 3 sur le côté intérieur de ce dernier comme représenté sur la figure 2, de façon à résister à la pression atmosphérique sur l'extérieur pendant le formage. par conséquent, comme le poids réel du moule est important, on a des difficultés de manipulation en plus du coût de fabrication élevé du moule. De plus, le mécanisme de levage du moule de la machine de formage sous vide doit être réalisé pour résister à une charge qui dépasse habituellement une ton ne pour un moule de formage en fonte d'aluminium ayant une dimension telle que décrite dans la forme de réalisation précédente. La présente invention a été étudiée et développée pour pallier les inconvénients décrits ci-dessus. C'est donc un objet de la présente invention de fournir un procédé de forme sous vide dans lequel le moule de formage ne subit pas de déformation lors du formage, malgré la faible épaisseur du moule qui doit astre réduite au minimum et qui est fabriqué avec un poids réduit et un faible prix de revient. C'est un autre objet de la présente invention de fournir un procédé de formage sous vide et un moule pour la mise en oeuvre de ce procédé dans lesquels le dispositif de la machine de formage sous vide est lui-m"eme simplifié et fabriqué avec un faible prix de revient. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels Les figures 1 et 2 sont des vues explicatives schématiques représentant chacune des formes de mise en oeuvre de procédés de formage sous vide classiques avec les moules correspondants; La figure 3 est une vue explicative schématique représentant le procédé de formage sous vide conforme à la présente invention, avec un moule pour la mise en oeuvre de ce procédé; La figure 4 est une vue explicative schématique représentant une autre forme de mise en oeuvre de la présente invention; La figure 5 est une vue en coupe partielle agrandie d'un moule conforme à la présente invention; La figure 6 est une vue en plan d'une paroi du moule représenté sur la figure 5, dont une partie a été coupée pour montrer l'intérieur;; La figure 7 est une vue en plan représentant une partie essentielle d'une autre forme de réalisation de moule conforme à la présente invention; La figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII VIII de la figure 7; La figure 9 est une vue en plan représentant une partie essentielle d'une autre forme de réalisation de moule conforme à la présente invention La figure 10 est une vue en coupe prise suivant la ligne X - X de la figure 9; La figure Il est une vue en coupe représentant une partie essentielle d t une autre forme de réalisation de la présente invention; La figure 12 est une vue en coupe prise suivant la ligne XE-XII de la figure 11; La figure 13 est une vue explicative schématique représentant un autre procédé de formage sous vide selon la présente invention avec le moule correspondant;; La figure 14 est une vue en perspective extérieure d'une partie d'un organe de communication d'air utilisé dans la forme de réalisation représentée sur la figure 13; La figure 15 est une vue explicative schématique représentant un autre procédé de formage sous vide conforme à la présente invention avec le moule correspondant; La figure 16 est une vue explicative schématique représentant la forme de réalisation de la figure 15 en condition de fonctionnement; La figure 17 est une vue explicative d'une disposition d'organe de communication d'air utilisé dans la forme de réalisation de la figure 15; et La figure 18 est une vue en coupe représentant une partie essentielle d'une autre forme de réalisation de moule représentée sur la figure 15. 3ien que les modes d'application des procédés et des moulès correspondants selon la présente invention soient décrits en se référant aux figures 3 à 18, on ajoute que la présente invention ne doit pas être limitée seulement aux formes de réalisation décrites ci-après. En se référant à la figure 3, la référence 11 désigne une assise d'une machine de formage sous vide et 12 un châssis de montage de moule. La référence 13 désigne un moule de formage qui est monté à demeure sur le châssis de montage 12. Le moule de formage est constitué d'une structure creuse comportant deux parois de moulage composites 14 et 15. Un espace entre les plaques de moulage 14 et 15 est renforcé par une structure d'armature (non représentée) décrite en détail ci-après et la paroi de moulage 14 comporte des trous d'aspiration pour faire le vide (non représentés) sur toutes ses surfaces ou sur les parties nécessaires de celles-ci.Une partie creuse 16 entre les parois 14 et 15 est connectée par une ouverture 17 prévue dans la paroi de moulage 15 à un réservoir de vide 21, par l'intermédiaire d'une vanne 20 insérée sur le tube d'aspiration 19, dont une extrémité ouverte est montée pour passer librement à travers une ouverture 18 prévue dans l'assise 11 de la machine de formage sous vide. Un espace interne 22 du moule est en communication avec l'atmosphère par l'ouverture 18 prévue dans l'assise ll de la machine de formage sous vide ou par un alésage 23 de passage d'air prévu dans une paroi latérale du châssis de montage 12. En outre, sur la mEme figure, la référence 24 désigne une feuille en condition ramollie poussée par le moule 13 et la référence 25 désigne un chassis de serrage pour serrer les quatre côtés ou coins de la feuille 24. Dans le cas de la figure 4, il y a une double structure seulement sur la partie pourvue de trous d'aspiration pour faire le vide (non représentés) nécessaires pour le formage, c'est-àdire, seulement sur les parties supérieures et inférieures du moule 13 dans la présente forme de réalisation, et les parties de parois latérales intermédiaires sont formées d'une seule épaisseur. tes parties en double structure sont connectées au réservoir de vide par la vanne 20 au moyen du tube d'aspiration 19 et des tubes d'aspiration lga et 19b divergents du tube d'aspiration 19.De plus le reste de la structure de la présente forme de réalisation est analogue à celle de la figure 3 décrite ci-dessus, et par conséquent la description détaillée est abrégée en affectant les mêmes références aux mêmes organes. La structure creuse de la partie définie par les parois de moulage 14 et 15 du moule de formage 13 décrit ci-dessus est constituée comme représenté sur les figures 5 à 10. Une série de trous d'aspiration 26 sont prévus sur la paroi de moulage 14 qui est une surface de formage du moule 13, et au moins un organe de renforcement est disposé entre les parois 14 et 15 de façon à laisser communiquer entre elles les parties creuses 16. par exemple on peut disposer en alternance les organes 27a en forme de bloc comme organes de renforcement comme représenté en détail sur les figures 5 et 6 ou un organe 27b en forme de zigzag comme représenté sur les figures 7 et8 ou un organe 27c en forme de nid d'abeille comme re présenté sur les figures 9 et 10.Cependant au cas où l'on utilise des organes de renforcement 27b et 27c ayant une structure comme représenté sur les figures 7 et 9, l'âme doit être munie de trous 28 ou de parties découpées 29 de façon à permettre la communication entre les parties creuses 15. De plus on explique que dans certains cas où un organe de renforcement particulier est disposé dans les parties creuses 16, selon les circonstances, les parties creuses 16 peuvent être formées en constituant les parois de moulage 15 selon une forme cannelée comme représenté sur les figures 11 et 12. Dans ces cas, une partie haute de la configuration cannelée de la paroi de moulage 15 est utilisée pour servir d'organe de renforcement et les parties creuses 15 peuvent communiquer l'une avec l'autre grâce à un tunnel 30. L'épaisseur des parois 14 et 15 ainsi que la structure des renforcements doivent être réalisées de telle sorte que lorsque les parties creuses sont mises sous vide, les parois 14 et 15 ne soient pas déformées sur leurs deux côtés. par exemple sur les figures 5 et 11, la lettre L représente une distance entre deux organes de renforcement. Si la distance L est faible, une pression appliquée entre ceux-ci exerce une force réduite. Si la distance L est de 1 cm la pression appliquée dessus est inférieure à 1 kg et une paroi d'aluminium de 1 mm d'épaisseur peut avoir une résistance suffisante pour résister à cette pression. On va maintenant décrire un procédé de formage employant un moule de la structure décrite ci-dessus. En se référant à la figure 3, le moule de formage 13 est poussé contre la feuille 24 pincée en place en élevant l'assise ll par l'intermédiaire de moyen de levage (non représenté) de la machine de formage sous vide, la feuille 24 étant ramollie par chaleur. La feuille 24 est étirée comme représenté sur la ligne continue sur la figure 5 et forme un joint hermétique entre elle et la périphérie extérieure du moule 13. La vanne 20 est ouverte et l'air situé entre le moule 13 et la feuille 24 est aspiré par les trous d'aspirati#n 25 (voir figures 5 à 12) de la paroi de moulage extérieure 14, par les parties 16 creuses du moule 13 et la conduite d'aspiration 19 dans le réservoir de vide 21.La pression entre le moule 13 et la feuille 24 est sensiblement réduite et la pression atmosphérique est appliquée sur la surface extérieure de la feuille 24, celle-ci se déforme et se place au contact de la paroi de moulage extérieure 14 du moule de façon à prendre la configuration de la feuille 24 représentée en ligne interrompue. A ce moment, la pression atmosphérique est appliquée à la paroi de moulase extérieurel4 par l'intermédiaire de la feuille 24', et est aussi appliquée sur la face arrière du moule interne 15, ce qui a pour effet un équilibre des forces sur le moule 13. La résistance nécessaire pour le moule 13 est supérieure à la résistance présentée par la feuille quand elle est étirée par le moule 13 à une température appropriée au formage. La description ci-dessus rapplique également à la forme de réalisation représentée sur la figure 4. Le moule de formage ayant la double structure, comme décrit ci-dessus, peut être fabriqué facilement en préparant d'abord la paroi de moulage extérieure 14 en tôle de fer mince, ou en utilisant à la place un matelas comprenant plus d'une couche de fibre de verre imprégnée de résine époxy appliqué sur des pièces de bois de forme rectangulaire servant d'organes de renforcement, et laminé avec un plastique renforcé de fibre. Une autre forme de réalisation du moule de formage ayant en partie une double structure peut être réalisée et avoir un poids très faible et un très bas prix de revient en faisant un tunnel pour l'aspiration en faisant adhérer un organe de communication ou d'aspiration d'air ayant une section de forme circulaire sur la partie où l'on effectue l'aspiration. Par exemple dans la forme de réalisation représentée sur les figures 13 et 14, bien que la paroi de moulage 34 du moule 33 soit construite d'une seule épaisseur, l'organe 35 formant tunnel d'aspiration a une section de forme semi-circulaire, est constitué d'aluminium ou de plastique rigide et est monté par adhérence sur le côté inférieur de la partie réalisant le trou de formage par vide 36.Monté sur l'organe 35, il y a un ou quelques tubes de connexion 37 pour l'aspiration par un circuit (voir figure 14). Un tunnel 38 formé par l'organe de communication d'air 35 est connecté à un réservoir 39 de concentration d'aspiration porté sur l'assise du moule de formage avec les tubulures de raccordement 37 et les tubes 40, et le réservoir de concentration 39 est connecté à un réservoir de vide (non représenté) par le tube d'aspiration 19. Avec la forme de réalisation précédemment décrite et représentée sur les figure 13 et 14, l'organe 35 formant le tunnel d'aspiration 38 est fixé par adhérence ou soudure à la face postérieure de la paroi du moule 34. Dans ce cas, l'air ne doit pas fuir des surfaces collées ou soudées. A moins qu'une étanchéité à l'air totale ne soit obtenue, la pression entre la feuille et le moule 33 ne peut être réduite pendant l'aspiration pour le formage. On va décrire ci-après un procédé pour éliminer les difficultés pour faire adhérer ou pour souder les organes de communication d'air. Un moule de formage 43 est constitué d'une structure telle que représentée sur les figures 15 à 18. Bien qu'une paroi de moulage 44 soit formée par une seule épaisseur, la paroi 44 du moule est fabriquée pour avoir la même résistance que les parois décrites précédemment, c'est-à-dire qu'elle est faite d'un matériau d'une résistance supérieure à la force d'étirage de la feuille plastique 24 ramollie par chauffage à la température de formage. Un organe de communication d'air ayant une section de forme semi-circulaire constituant un tunnel pour le passage de l'air, est monté sur la surface intérieure d'une rangée de trous d'aspiration pour faire le vide pour formage. Chacun des tunnels 48 est connecté aux autres par un organe 45a de communication d'air ayant une forme analogue pour permettre la communication avec une boîte réceptrice 49 pour les lumières d'aspiration (voir figure 17).La partie de la paroi 44 de moulage correspondant à ces organes de communication d'air 45 et 45a doit avoir une résistance telle qu'elle ne soit pas déformée sous la pression atmosphérique. Cependant, la largeur des extrémités ouvertes des organes 45 et 45a de communication d'air peut être petite, et un tube coupé en deux d'aluminium ou de chlorure de vinyle rigide ayant un diamètre de 10 mm peut être utilisé comme organe de communication d'air, habituellement suffisant avec une largeur d'environ 10 mm. Le procédé de montage ne nécessite pas l'adhérence dans des conditions d'étanchéité à l'air totale, comme dans les cas précédents, mais il est préférable de réaliser une fixation en position par une courroie 50 ou un organe analogue à une bande de façon à éviter les déviations hors de la position correcte. Ce travail peut être accompli en un temps très court par rapport aux procédés anciens, et en même temps, on ne court pas de risque de distorsion de la surface du moule. Une feuille de caout chouc 52 est insérée entre le moule de formage 43 et le chSssis de montage du moule 12 grâce à une garniture 51 pour l'étanchéité à l'air. Cette feuille de caoutchouc 52 est pourvue d'un orifice d'aspiration 54 à un emplacement correspondant à une partie ouverte 53 prévue dans la boite réceptrice 49 mentionnée ci-dessus et un tube 19 d'aspiration est monté sur la lumière d'aspiration 54 par l'intermédiaire d'un joint tubulaire 55. Le tube d'aspiration est connecté au réservoir de vide non représenté.La partie de la lumière d'aspiration-54 formée dans la feuille de'caoutchouc 52 peut être placée préalablement sur la boite réceptrice 49 de lumière d'aspiration, ou lors du formage, la feuille de caoutchouc 52 peut être étirée et attirée vers le côté de la paroi 44 du moule de façon à s'appliquer sur la botte 49 réceptrice. Le procédé de formage conforme au présent mode de mise en oeuvre est le mme que les précédents, c 'est-à-dire que la feuille est fixée sur son pourtour au châssis de serrage 25, et le moule 43 est poussé vers la surface inférieure de la feuille 24 ramollie par chaleur, d'où il résulte que la feuille 24 et le moule de formage 43 réalisent une condition hermétique de sorte que l'on peut faire démarrer l'aspiration (voir figure 15) en ouvrant la vanne (non représentée). La pression dans les espaces entre le moule de formage 43 et la feuille de caoutchouc 52 et entre le moule de formage 43 et la feuille 24 est alors réduite. Puisque la feuille de caoutchouc 52 s'étire plus tôt que la feuille 24, la feuille de caoutchouc 52 se place d'abord au contact de la surface intérieure du moule de formage 43.Dans ce cas, comme un tunnel de communication 48 est formé par les organes 45 de communication d'air sur la surface intérieure du moule de formage 43 en correspondance aux rangées de trous 46 d'aspiration d'air, l'air situé dans l'espace compris entre la surface du moule de formage 43 et la feuille plastique est aspiré par les trous d'aspiration 46, par le tunnel 48, pour aller dans la abord te réceptrice 49. De là, il est aspiré par le tube intermédiaire 19 monté sur la lumière d'aspiration 54 de la plaque de caoutchouc 52, à partir de la partie ouverte 53 prévue dans la boite réceptrice 49. Ainsi, la feuille 24 se place au contact de la surface du moule de formage 43 (voir figure 16). Dans ce cas, il y a un léger jeu, parce que la surface arrière du moule de formage et les organes 45 de communication d'air n'adrent pas complètement l'un à l'autre, mais la pression atmosphérique est appliquée sur les organes 45 de communication d'air de façon à les solliciter contre la surface arrière du moule 43. par suite, le jeu devient très faible et la feuille de caoutchouc 52 n'est pas aspirée dans le jeu ce qui causerait sa déchirure. Par conséquent, la feuille 24 se place au contact de la surface du moule de formage et la pression atmosphérique est appliquée sur la feuille 24. Sur la surface arrière du moule, également, la pression atmosphérique est appliquée pour placer la feuille de caoutchouc 52 au contact du moule. Les pressions sur les surfaces extérieure et arrière du moule sont équilibrées, et puisqu'aucune force n'est appliquée au moule de formage 43, la paroi 44 du moule peut être fabriquée en un matériau mince et léger comme mentionné ci-dessus. Dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, la feuille de caoutchouc élastique 52 peut être remplacée par un tissu non poreux et non extensible ou par une feuille de plastique qui a une forme semblable à la surface arrière du moule 43 ou qui est plus grande que la surface arrière de ce moule, de façon à obtenir le même effet que dans la forme de réalisation ci-dessus. par exemple, si un tissu est utilisé au lieu de la feuille de caoutchouc 52, au moment de l'aspiration pour faire le vide, bien que le tissu fasse des plis et des rides quand il se place au contact de la surface arrière du moule 43, il n'y a aucun inconvénient pour le formage et pour le moule lui-même. Bien que l'organe de communication d'air 45 ayant une section de forme semi-circulaire soit prévu pour former le tunnel 48 de communication sur la surface arrière du moule de formage 43, on peut prévoir à la place de ces organes 45 une toile 56 de fil métallique à mailles fines d'environ 2 mm d'ouverture de maille (10 "mesa') , collée sur la partie nécessaire ou sur toute la surface arrière du moule, en simple ou en double, et la feuille de de caoutchouc 52 peut Autre disposée sur la surface arrière du tissu métallique (voir fiGure 18). Dans ce cas, si la feuille de caoutchouc 52 a une épaisseur appropriée (par exemple environ 1,5 mm) lorsque l'on aspirera pDIr faire le vide, la feuille de caoutchouc 52, comme représenté sur la figure 18, ne pénètre pas entièrement dans les mailles du tissu de fil 56 de sorte qu'il reste un espace continu 48, et par conséquent, la feuille peut adhérer a la paroi du moule 44 sous lteffet des trous daspiratinn 46 prévus dans la paroi du moule 44.Ainsi la pression atmosphérique appliquant la feuille de caoutchouc 52 sur la surface arrière est transmise uniformément à la surface arrière du moule de formage 43 par l'intermédiaire du tissu métallique 55. Dans ce mode de réalisation, on obtient l'avantaee que les trous d'aspiration 46 peuvent être distri bués entièrement arbitrairement sur toute la surface du moule de formage. En outre, bien que le moule ci-dessus ait été décrit et représenté dans chaque forme de réalisation comme un moule mâle, la présente invention est aussi appliquée à un moule de formage femelle, et de plus, il doit être entendu que la surface du moule selon la présente invention n'est pas limitée aux formes représentées. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à lthomme de l'art. REVENDICATI3XS 1 - Procédé de formage sous vide applicable à une feuille en matière thermoplastique,caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de prévoir un moule ayant une structure double sur au moins une partie de sa paroi, la double structure définissant a l'intérieur un espace creux, le moule ayant une surface extérieure constituant une surface de formage dans laquelle sont formées une série de petites ouvertures en communication avec l'espace intérieur creux, de pousser le moule contre une feuille de matière thermoplastique ramollie, de façon à former entre la feuille et le moule un espace sensiblement hermétique tout en maintenant la surface opposée du moule en communication libre avec l'atmosphère environnant, et d'appliquer une dépression à l'espace intérieur creux pour aspirer l'air situé entre la feuille et la surface de formage, amenant ainsi la feuille à être appliquée étroitement au contact de la surface de formage du moule sous l'action de la pression atmosphérique à la surface extérieure de la feuille, les pressions s'exerçant sur les deux surfaces opposées du moule étant équilibrées. 2 - Moule de formage sous vide à double structure pour mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de paroi extérieure en matériau rigide avec une surface extérieure contre laquelle est appliqué un matériau à conformer sous vide, un organe de paroi intérieure définissant un espace intérieur creux avec l'organe de paroi extérieure, et un organe de renforcement interposé entre les organes de parois extérieure et intérieure, de manière à laisser l'espace creux ininterrompu et continu sur toute l'étendue du moule, l'organe de paroi extérieure ayant une série de petits trous formés à travers son épaisseur, communiquant avec l'espace intérieur creux, cet espace étant adapté à être connecté à une source de vide, et l'orga- ne de renforcement étant efficace pour empocher une déformation du moule quand le vide est appliqué dans l'espace intérieur creux. 3 - Moule à double structure pour mise en oeuvre d'un procédé de formage sous vide, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de paroi extérieure en matériau rigide ayant une surface extérieure de formage, contre laquelle est appliqué un matériau à conformer par aspiration, l'organe de paroi extérieure étant prévu avec une série de petites ouvertures formées à travers son épais seur, et une série d'organes de paroi intérieure définissant chacun un passage d'aspiration d'air en communication avec l'ouverture correspondante dans l'organe de paroi extérieure, ces organes de paroi intérieure étant constitués d'ur. matériau riide, les passa es d'assiration étant prévus pour communiquer avec une source de vide pour appliquer une aspiration à un matériau appliqué sur la surface de formage. 4 - Moule à double structure selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un diaphragme en mate- riau flexible, définissant avec l'organe de paroi extérieure un espace fermé communiquant avec les passades d'aspiration.