Brevet FR2308586A1 — publié le 19761119

La présente invention concerne un procédé pour fabriquer des objets conformés capitonnés tels que des éléments de sièges, constitués d'une enveloppe externe conformée et d'un remplissage en un matériau cellulaire ainsi qu'un moule convenant particulièrement pour la réalisation de ce procédé. Il est connu de longue date de réaliser de tels produits par des techniques faisant intervenir un formage sous vide de la partie formant enveloppe et la génération d'un produit cellulaire de remplissage dans cette enveloppe. Ainsi, dans le brevet britannique 873 518 déposé le 13.4. 1960 aux noms de H. et M. ALEXANDER, on a décrit une technique qui consiste à thermoformer sous vide dans un moule approprié, une feuille déformable telle qu'une feuille de résine thermoplastique de façon à lui conférer la forme de la partie supérieure et des cotés de l'objet désiré, à introduire dans le moule une composition liquide ou pâteuse générant un produit cellulaire en quantité suffisante pour remplir l'enveloppe formée, puis à recouvrir la face libre du produit ainsi obtenu par une feuille plastique de façon à envelopper complètement le remplissage cellulaire. Cette technique, très séduisante du fait qu'elle permet une production quasi-directe des objets désirés, présente cependant certains inconvénients. Ainsi, la feuille de départ doit subir une déformation profonde, ce qui entraîne un amincissement très prononcé de la feuille dans les zones les plus étirées et notamment le long du pourtour de la face supérieure de l'objet conforme. Par ailleurs, en exploitant cette technique, on ne peut réaliser que des produits dont le sommet et les cotés sont revêtus d'un même matériau. Enfin, ce procédé nécessite une opération finale qui consiste à placer et fixer la feuille de couverture du fond de l'objet. La Demanderesse a maintenant mis au point un procédé perfectionné de fabrication d'objets conformés capitonnés qui ne présente plus ces inconvénients et qui permet notamment la production d'objets dont le sommet, le fond et les cotés peuvent être revêtus de matériaux différents quant à leur nature, leur couleur, leur décoration ou leur relief. La présente invention concerne dès lors un procédé pour fabriquer des objets conformés capitonnés dans lequel on forme sous vide une enveloppe constituée en un matériau en feuille déformable de manière à y former un creux et on génère un remplissage de structure cellulaire dans le creux et dans lequel on met en oeuvre une enveloppe constituée d'une pluralité de pièces indépendantes disposées de façon jointive et on forme sous vide, de manière individuelle, chaque pièce devant être soumise à ce traitement. Suivant une variante préférentielle, on choisit les pièces indépendantes constituant l'enveloppe de façon telle que leur mise en oeuvre ne nécessite aucune déformation profonde ce qui permet d'exploiter généralement un formage sous vide à froid éliminant tout risque d'un amincissement local indésirable de l'enveloppe. Ainsi, par exemple, on peut réaliser respectivement le fond et deux côtés de l'objet, les deux autres côtés et le sommet à partir de quatre pièces indépendantes, de telle sorte que la mise en forme ne nécessite plus en fait que le pliage du matériau en feuille, chaque pièce se déformant indépendanment des autres. Suivant le procédé on peut d'ailleurs éviter la mise sous vide de certaines pièces du moule servant à délimiter des surfaces planes ou concaves de l'objet conformé fini.Il est naturellement évident que d'autres variantes peuvent être exploitées telles que, par exemple, le recours à une pièce indépendante différente pour réaliser chaque face de l'enveloppe. Afin d'obtenir un ensemble de propriétés intéressantes et en outre des effets décoratifs, il est avantageux de réaliser l'enveloppe à partir de pièces en matériaux en feuilles différents quant à leur composition, leur décoration, leur couleur ou leur grainage. Les pièces formant l'enveloppe peuvent être constituées de n'importe quel matériau en feuille déformable élastiquement. On peut utiliser par exemple des feuilles à base d'un polymère thermoplastique telles que des feuilles en polychlorure de vinyle ou en résine ABS. On peut aussi utiliser des textiles déformables en fibres naturelles ou synthétiques, enduits d'une matière plastique telle qu'une résine vinylique ou un polyuréthane. Le textile peut être tissé, tricoté ou non-tissé. De fait, le choix des matériaux constitutifs de l'enveloppe n'est nullement critique et tout matériau en feuille déformable élastiquement peut dès lors être exploité. Un avantage du procédé suivant l'invention réside précisément dans la possibilité d'adapter le matériau de l'enveloppe pour chaque partie des objets en fonction des sollicitations auxquelles chaque partie est soumise et des qualités qu'on souhaite conférer à chaque partie. Dans le procédé conforme à l'invention, on peut en outre régler indépendamment la pression d'aspiration exercée pour former chaque pièce de l'enveloppe en fonction de ses caractéristiques ce qui permet d'éviter tout allongement indésirable des pièces constituant l'enveloppe. En outre, lorsque cela s'avère nécessaire, on peut préchauffer certaines pièces en vue de faciliter ou d'améliorer leur formage sous vide. La mise en forme des pièces constituant l'enveloppe peut encore être améliorée en exerçant sur leurs bords un effet de retenue contrôlé autorisant un glissement limité de ces pièces durant le formage. En procédant de cette façon, on assure un auto-positionnement des pièces tout en évitant des étirages trop importants ou la formation de plis indésirables. Le matériau de remplissage de structure cellulaire introduit dans l'enveloppe est généralement une composition à base de polyuréthane et plus particu lièrement une composition à base de polyuréthane moussant à froid corne décrite dans le brevet britannique 1 162 517 déposé le 12.11.1965 au nom de DUNLOP CoLtd ou dans la demande de brevet allemand 2 153 086 déposée le 25.10.1967 au nom de LMION CARBIDE Corp. Il est toutefois bien évident que des compositions préparées à partir d'autres polymères peuvent également convenir. Le matériau de remplissage peut être pourvu d'une armature de renforcement telle qu'un insert métallique, des ressorts et des cadres tubulaires positionnés dans l'enveloppe lors de sa constitution. Ces armatures peuvent être noyées dans le remplissage cellulaire ou déborder de l'objet final conforme. Suivant une variante préférentielle, la composition générant le produit cellulaire de remplissage est introduite dans l'enveloppe conformée par des orifices de coulées prévus dans cette dernière lors de son assemblage, ces orifices de coulées étant obturés après introduction de ladite composition et éventuellement évacuation par ceuxci des gaz libérés lors du moussage de cette composition. Lorsque Objet conformé comporte une armature tubulaire de renforcement qui déborde de ltenveloppe, il est avantageux de se servir de cette armature pour introduire la composition de remplissage dans l'enveloppe. Selon une autre variante préférentielle, on introduit successivement dans l'enveloppe plusieurs compositions générant des produits cellulaires différents quant à leurs propriétés. Ainsi il est avantageux d'injecter dans la partie de fond de l'enveloppe une composition générant un produit cellulaire rigide et d'injecter dans la partie supérieure une composition générant un produit cellulaire souple et résilient. La composition générant le matériau de remplissage de structure cellulaire est de préférence injecté dans l'enveloppe alors que celle-ci se trouve dans le moule utilisé pour sa mise en forme et l'on procède au démoulage après moussage de cette dernière. Les pièces indépendantes constituant l'enveloppe peuvent être solidarisées entre elles pendant qu'elles sont formées sous vide et, de préférence, soit directement après le formage, soit après le remplissage au moyen du produit cellulaire. Cette solidarisation peut par exemple être réalisée par soudage entre eux de leurs bords en contact alors que l'enveloppe se trouve dans son moule de formage, ce dernier étant alors équipé des moyens nécessaires pour réaliser cette opération. Cette solution se révèle particulièrement intéres- sante lors de la production industrielle de grandes séries d'objets conformés car elle permet la production d'objets finis en une seule étape. Suivant une autre variante, on peut assurer cette solidarisation entre les différentes pièces après démoulage et ce par n importe quel moyen tel que le soudage, le collage, la couture, etc. On constate en effet que la matière de remplissage s' accroche de façon suffisante a la paroi interne de ltenveloppe pour maintenir celle-ci en place après le démoulage. Pour réaliser le procédé conforme à l'invention, la Demanderesse a été amenée à mettre au point un moule perfectionné qui fait également partie de l'invention. Le moule conforme à l'invention est réalisé en plusieurs parties équipées chacune d'un caisson d'aspiration fonctionnant de manière indépendante. Suivant une variante préférentielle, au moins une des parties et de préférence toutes les parties sont pourvues d'un dispositif assurant une pression de retenue réglable sur la périphérie des pièces déformées de façon à assurer un positionnement correct de celles-ci et à permettre un glissement contrôlé des pièces durant le formage empêchant des allongements exagérés ou la formation de plis. Suivant une forme particulière de réalisation, chaque dispositif assurant la pression de retenue réglable est constitué d'un roulement fou solidaire de la paroi extérieure du moule et par un roulement fou solidaire du cadre du moule, les roulements étant disposés en regard l'un de l'autre de part et d'autre de la périphérie de la pièce et l'un de ceux-ci est pourvu d'un système à ressort réglable qui tend à le maintenir contre l'autre. En conséquence, en agissant sur le système à ressort, il est possible de régler la pression exercée par les roulements sur les bords de la pièce et partant la force avec laquelle celle-ci est retenue. Suivant une autre forme de réalisation, les parties de moules sont pourvues de pièces internes mobiles permettant la réalisation de parties en contredépouille dans les pièces déformées sans entraîner des difficultés lors du démoulage ultérieur. Le déplacement périodique de ces pièces peut par exemple être commandé par le gonflement pneumatique d'une gaine noyée dans les parois du moule. fies pièces mobiles peuvent également être exploitées pour obturer les trous de coulée éventuellement prévus dans l'enveloppe pour l'injection du matériau de remplissage. Enfin les parties de moules peuvent avantageusement être équipées d'électrodes pouvant assurer le soudage entre elles des pièces déformées jointives durant ou après leur formage. A cet effet on préfère généralement exploiter la technique de soudage par induction. Le moule conforme à l'invention et ses variantes de réalisation sont par ailleurs illustrés plus en détail dans les figures des dessins annexés donnés à titre illustratif et non limitatif. Dans ces dessins - la fig. 1 est une vue schématique et en coupe d'un moule conforme à l'inven tion - la fig. 2 est une vue en coupe d'un objet conformé capitonné renforcé par une armature tubulaire - la fig. 3 est une vue de détail d'une partie de moule montrant un dispositif assurant une pression de retenue réglable sur un bord d'une pièce déformée - la fig. 4 est une vue de détail montrant des pièces mobiles exploitables pour la réalisation de contredépouilles dans ltenveloppe conformée - la fig. 5 montre un système exploitable pour souder entre elles les pièces déformées. Ainsi qu'il apparaît sur la fig. 1, le moule est constitué par l'assemblage d'une partie de fond 1, d'une partie de sommet 2 et de parties de cotés 3, 4 équipées chacunes d'un caisson d'aspiration 5, 6, 7 et 8. Chaque partie assure le formage d'une pièce indépendante 9, 10, 11 et 12, les pièces étant disposées de façon jointive de façon à constituer l'enveloppe désirée. L'enveloppe ainsi formée est remplie d'un matériau cellulaire 13. La fig. 2 montre un objet conformé capitonné réalisé suivant le procédé de l'invention dans lequel les faces supérieure 14, inférieure 15 ainsi que les cotés 16 et 17 de l'enveloppe sont constitués par l'assemblage de pièces différentes. Une armature tubulaire 18 assure le renforcement du remplissage cellulaire 13. L'armature 18 déborde de la pièce 16 et de ce fait il a été possible d'exploiter son extrémité débordante 19 à la fois pour l'injection de la composition cellulaire de remplissage 13 et pour l'évacuation des gaz libérés lors du moussage de cette composition. Le dispositif de retenue illustré par la fig. 3 comporte un roulement fou 20 solidaire de la paroi externe 21 d'une partie de moule et un roulement fou 22 solidaire du cadre 23 du moule. Ce roulement 22 est monté sur une tige filetée 24 disposée dans un logement prévu dans le cadre 23 et un système à ressort 25 et molettes de réglage 26 permet de contrôler la pression appliquée sur le roulement 22. Les deux roulements 20 et 22 se font face et le bord de la pièce à déformer 27 est engagé entre les deux roulements. En conséquence, lors du formage de la pièce 27 les roulements retiennent celui-ci d'une façon réglable par action sur les molettes 26. La fig. 4 montre deux parties de moule 28 et 29 équipées de pièces mobiles 30 et 31 permettant la réalisation de contredépouilles dans l'enveloppe conformée ou l'obturation de trous de coulée prévus dans cette enveloppe. La pièce 30 est représentée en position de repos tandis que la pièce 31 est représentée en position de travail. Ainsi qu'il apparaît clairement, le déplacement de pièces mobiles 30 et 31 est commandé par le gonflement pneumatique des gaines 32 et 33 noyées dans la paroi des parties de moule 28 et 29. Enfin, la fig. 5 illustre une partie de moule équipée d'un électrode de soudage haute fréquence 34 convenant pour associer les pièces déformées 35 et 36. Cette électrode comporte une partie soudante 37, une partie formatrice du bourrelet de soudage 38 et d'une partie coupante assurant la découpe de l'excès de matière. Le procédé et le moule de l'invention peuvent être avantageusement utilisés pour fabriquer des éléments de sièges, fonds et dossiers, qui peuvent être utilisés en ameublement et, plus particulièrement, dans les véhicules automobiles. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour fabriquer des objets conformés capitonnés dans lequel on forme sous vide une enveloppe constituée en un matériau en feuille déformable de manière à y former un creux et on génère un remplissage de structure cellulaire dans le creux, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre une enveloppe constituée d'une pluralité de pièces indépendantes disposées de façon jointive et on forme sous vide, de manière individuelle, chaque pièce devant être soumise à ce traitement. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces indépendantes sont réalisées à partir de matériaux différents. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces indépendantes sont réalisées à partir de matériaux choisis dans le groupe forme par les feuilles à base d'un polymère thermoplastique et les textiles défor mables enduits d'une matière plastique. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle la pression d'aspiration exercée pour former chaque pièce de l'enveloppe. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on exerce un effet de retenue contrôlée sur les bords des pièces durant leur formage. 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau générant le remplissage de structure cellulaire est une composition à base de polyuréthane. 7 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau générant le remplissage de structure cellulaire est une composition à base de polyuréthane moussant à froid. 8 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on insère une armature de renforcement dans l'enveloppe avant introduction du matériau générant le remplissage de structure cellulaire. 9 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau générant le remplissage de structure cellulaire est introduit dans l'enveloppe conformée par des orifices de coulées prévus dans cette dernière, lesdits orifices étant obturés après introduction dudit matériau et évacuation des gaz libérés lors du mous sage de ce dernier. 10 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu t on introduit dans l'enveloppe plusieurs compositions différentes générant des produits cellulaires différents. 11 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces indépendantes sont solidarisées entre elles après leur formage. 12 - Moule pour la réalisation du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est réalisé en plusieurs parties équipées chacunes d'un caisson d'aspiration. 13 - Moule suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'au moins une des parties est pourvue d'un dispositif assurant une pression de retenue réglable sur la périphérie de la pièce déformée. 14 - Moule suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la dispositif assurant la pression de retenue réglable est constitué par un roulement fou solidaire de la paroi extérieure du moule et par un roulement fou solidaire du cadre du moule, les roulements étant disposés en regard l'un de l'autre et l'un de ceux-ci étant pourvu d'un système à ressort réglable qui le maintient contre l'autre. 15 - Moule suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'au moins une des parties est pourvue d'au moins une pièce mobile permettant la réalisation de parties en contredépouilles dans une pièce déformee. 16 - Moule suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le déplacement de la pièce mobile est commandé par le gonflement pneumatique d'une gaine noyée dans la paroi du moule. 17 - Moule suivant la revendication 12, caractérisé en ce que ses parties sont équipées d'électrodes assurant le soudage entre elles des pièces indépendantes après leur formage.