Brevet FR2294035A1 — publié le 19760709

La présente invention se rapporte à un procédé pour le formage de résines thermoplastiques à l'état thermo-élastique en corps possédant une épaisseur de paroi régulière ou une épaisseur de paroi variable à la volonté de l'opérateur. Selon l'usage courant, on considère également comme "résines thermoplastiques" des résines qui, en raison par exemple d'une certaine réticulation ou d'un poids moléculaire très élevé, passent également par un état thermo-élastique au chauffage mais 'atteignent pas la thermoplasticité. Dans le groupe des résines synthétiques thermoplastiques, l'aptitude à la déformation.à l'état thermo-élastique constitue un moyen caractéristique de transformation et de travail par lequel ces résines synthétiques diffèrent des résines duroplastiques. A l'état élastique à la manière d'un caoutchouc,précisément l'état ther:##o- élastique, les résines synthétiques en questiqn peuvent être d~ formées sous une force relativement limitée. Si l'on fait refroidir en maintenant la force de déformation, la modification de force est conservée et le matériau est à nouveau solide et de forme starie. Il existe de nombreuses techniques de déformation utilisables prjur le formage. Le choix d'une technique particulière dépend de la for me physique de la pièce à former, des propriétés de celles-ct et également de considérations économiques. Toutes ces techniques peuvent être réparties grossièrement dans les catégories suivantes la déformation par flexion, c'est-à-dire la rotatiorl-au produit semi-fini, selon un angle, autour d'axes de flexion;--la déformstior. sous pression, c'est-à-dire l'estampage ou-l'érasement# de la pièce de matériaux; la déformation par traction, soit mécanique sous l'action d'un poinçon, soit pneumatique sous l'action d'une pression de gaz ou d'un vide. Dans cette dernière technique dite d'étirage, le mat#r-au, par exemple une plaque de verre acrylique, chauffé à la température re de déformation, est fixé solidement-entre des supports infé- rieurs et une bague de moule. La pièce qui se trouve dans l'ouver ture du moule subit à ltétirage un#e: augmentation de surface et, en même temps, une diminution d'épaisseur qui est la plus forte dans le domaine maximal de déformation.A l'étirage pneumatique par soufflage ou par aspiration, on peut travailler dans l'espace libre ou dans un contre-outil. #a surpression est par exemple, pour la déformation du verre acrylique, d'environ six atmosphères relatives; dans le formage sous vide, on travaille avec une force d'en viron 0,95 kg/cm2. Lorsqu'on procède à un formage à l'aide d'un poinçon, avec ou sans contre-outil, on peut, comme dans l'emboutissage à l'aide d'une bague d'étirage et d'un poinçon de formage, travailler avec des dispositifs spéciaux permettant de faire glisser le matériau au cours du formage entre la bague d'étirage et le support inférieur, avec formation de pièces possédant une épaisseur à peu près régulière. Comme on l'a déjà indiqué, dans la technique de formage la plus importante dans la pratique, à savoir l'étirage par aspiration appelé formage sous vide, à moins d'observer des techniques de formage combinées et pénibles, on obtient des objets moulés dont ltépaisseur de paroi est variable.A la fabrication d' une coupole d'éclairage d'un diamètre de 60 cm par exemple avec une hauteur de 30 cm au sommet, l'épaisseur de paroi de la coupole formée à partir d'une matière de 5 mm#d'épaisseur est d'environ 3 mm au sommet. Alors que dans le cas d'objets formés non soumis à des contraintes mécaniques, par exemple dans le cas de la coupole d'éclairage mentionnée ci-dessus, On peut tolérer une diminution, meme considérable, de l'épaisseur de paroi, le même phénomène, dans la fabrication d'objets formés soumis à des contraintes mécaniques, par exemple dans le cas d'une baignoire fabriquée par formage sous vide ou à l'air comprimé, doit entre compensé par des mesures de protection particulières.On trouve dans la littérature des brevets de nombreuses propositions visant à assurer la sécurité des parois minces forméesaucours de l'opération de formage, parois minces qui, comme on la déjà indiqué, apparaissent aux endroits où la déformation a été la plus forte. La demanderesse a maintenant trouvé qu'on pouvait réaliser simplement le formage par traction pneumatique de résines synthétiques thermoplastiques sous pression de gaz ou sous vide, avec nu sans contre-moule et préparer ainsi un corps formé don ltépaisseur de paroi est pratiquement régulière ou encore, dans certains cas, est plus forte si on le désire dans une zone particulière. Le pro cédé selon l'invention consiste à former l'objet sous l'action de l'air comprimé ou sous vide dans un liquide qui, selon les circonstances particulières, présente une température déterminée. le moule peut être rempli en totalité ou en partie de ce liquide. Le récipient de liquide peut constituer en même temps le moule négatif de l'objet à former. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée en référence aux figures des dessins annexés qui représentent plusieurs modes de réalisation-du procédé selon l'invention, donnés à titre purement illustratif. Dans les figures I et Il de ces dessins, le liquide refoulé au cours de l'opération de formage passe du récipient de formage 1 dans le réservoir 2. La plaque en résine thermoplastique 3 repose sur le bord du moule 4. L'air comprimé pénétrant en 5 comprime la plaque à l'état thermo-élastique, respectant la forme du moule, dans le récipient de formage 1. En maintenant la pression d'air comprimé, on laisse refroidir l'objet formé 3a jusqu'à une température inférieure à la température de transition du second ordre de la résine synthétique, environ 1000C pour le verre acrylique, on ferme la soupape 6, on détache l'élément de fixation 7 et on retire l'objet moulé dur. Dans le mode de réalisation représenté du procédé selon l'invention, le récipient de formage 1 est entièrement rempli d'eau avant l'opération de formage.Dans d'autres cas, il peut entre intéressant de former d'abord dans l'espace d'air du récipient partiellement rempli de liquide (figure III), mais cette fois en tenant compte du fait qu'il se produira une diminution de l'épaisseur de paroi dans la zone 8 de l'objet formé. A l'endroit où l'objet formé plonge dans le liquide, il se forme une zone à épaisseur de paroi plus forte, de sorte qu'il est possible d'in- verser la variation d'épaisseur de paroi décrite ci-dessus au formage sous vide ou sous pression, c'est-à-dire la diminution d'épaisseur de paroi, avec formation de la paroi la plus mince au sommet du corps moulé, et de former un objet dont l'épaisseur de paroi est maximale au sommet. La déformation effectuée conformément à l'intention peut également être provoquée par le vide, comme représenté par exemple dans la figure IV des dessins annexés dans laquelle les tubulures d'aspiration 9a, 9b et 9c sont reliées entre elles par le conduit de vide 10. Ce conduit 10 mène au réservoir d'eau 11 relié au récipient sous vide 12, lequel est lui-même relié par le conduit 13 à la pompe à vide 14. Au fonctionnement de l'appareil de formage qui, pour ce qui concernelapose du disque à former 3, peut être identique aux appareillages des figures I et Il, l'ouverture des soupapes 15, 16 et 17 provoque l'apparition d'un vide dans le récipient de formage 1, vide qui attire le disque 3 dans le récipient.En même temps, l'eau est aspirée par la soupape 15 et le conduit 10 dans le réservoir 11. Parmi les résines synthétiquesqlton peut former par le procédé selon l'invention, on citera le verre acrylique déjà mentionné plus haut (polyméthacrylate de méthyle ou copolymère consistant en proportions prépondérantes de méthacrylate de méthyle), le polystyrène, l'acétate de polyvinyle, l'acétobutyrate-de cellu love, les polycarbonates ou les copolymères de l'acrylonitrile- et du méthacrylate de méthyle entre autres. Le formage de ces résines synthétiques peut être effectué dans lteau-comme décrit ci-dessus, de l'eau qui se trouve à température ambiante ou à une température plus élevée. Plus forte est la différence de température entre la matière à former et le bain de liquide, c'est-à-dire plus fort est le refroidissement de la pièce à former, plus la diminution d'épaisseur de la matière est faible. En dehors de l'eau, on a pu utiliser avec de bons résul l'éthylè- ne glycol bouillant à 1980C, le diéthylène glycol bouillant à 245 OC et la glycérine bouillant à 2900C. En principe, on pourra également utiliser d'autres liquides à-haut point d'ébullition et non solubles dans l'eau, par exemple des huiles, mais cette pratique n'est pas à conseiller car elle nécessite un nettoyage ultérieur difficile de l'objet moulé - REVENDICATIONS 1. - Procédé perfectionné pour le formage pneumatique par traction de résines synthétiques thermoplastiques ou thermo-élastiques portées dans l'état thermo-élastique par chauffage sous l'action d'une pression gazeuse ou d'un vide, avec ou sans contre-moule, le procédé se caractérisant en ce que, pendant sa formation, l'objet plonge dans un liquide dont la température est inférieure à la température de transition du second ordre de la résine synthétique. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsqu'on forme avec un contre-moule, celui-ci est rempli en totalité ou en partie du liquide qui accélère le refroidissement de la résine synthétique. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liquide refoulé par l'objet au cours du formage de ce dernier pénètre dans un réservoir. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liquide est l'eau. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'objet est en polyméthacrylate de méthyle et formé à partir d'un disque chauffé à une température de 140 à 1800C.