Brevet FR2325482A1 — publié le 19770422

L'invention concerne des perfectionnements au thermoformage de matières plastiques thermoformables,notannnent de résines acryliques, ainsi que les produits formés ainsi obtenus. Pour les produits thermoformés en résines acryliques,en particulier transparentes, ou colorées ,les cahiers des charges exigent souvent qu'ils soient de qualité "optique", etest-à-dire qu'ils permettent une vision non déformante à travers les surfaces qu'ils constituent;il en est ainsi entre autres pour les visières de casques protecteurs, les vitrages de véhicules divers, les cockpits ou hublots par exemple. Le thermoformage par moulage usuel nécessitait des retouches souvent délicates et toujours couteuses;pour éviter cet inconvénient,on avait proposé une méthode comprenant l'utilisation d'un poinçon enduit de graisse et qui a donné des résultats optiques sensiblement meilleurs.Plus récemment, le brevet FR 75/24.791 demandé le 5 Juillet 1973 (publié sous le n0 2.235.731) a décrit un procédé de thermoformage sous vide d'une feuille de matière thermoplastique chauffée,par aspira.tion dans un moule, caractérisé par le fait qu'on prend en sand wich la feuille à traiter, dans un cadre entre deux feuilles en matière élastomère, que lton fixe d'une manière étanchesur le bord du moule la feuille en matière élastomère intermédiaire entre la feuille à traiter et le moule,ladite feuille intermédiaire étant percée d'un certain nombre d'orifices correspondant, lorsqu'elle est appliquée contre la surface du moule,8 la position des zones d'a.spiration ménagées dans le moule, la deuxième feuille en matière élastomère appliquée sur la feuille à traiter, du côté opposé à la feuille intermédiaire ,étant une jaquette calorifuge, et que l'on applique ensuite l'aspiration de la manière connue. Ce procédé fournit des produits en résines acryliques, transparents, colorés ou non, qui présentent directement,c1est-à-dîre sans aucun traitement ou usinage ultérieur,une qualité optique pratiquement parfaite. Les travaux de la manderesse lui ont permis de constater que des résultats du même ordre pouvaient être obtenus d'une manière plus simple sans interposition ni d'une feuille percée disposée sous la feuille à former et au-dessus du moule contre lequel elle s 'applique dès le début de l1aspiration,ni d'une feuille a.ppliquée sur la feuille à former.A cet effet, le procédé selon l'inven- tion est caractérisé par le fait que l'on opère en étuve ventilée et régulée, que l'on bride la feuille à former sur les bords du moule en creux, qu'on la soumet d'abord à un préchauffage pour la fixer en position sans rupture,puis à un chauffage homogène sensiblement à la même température, comprise entre 1070 et 1150 pour les résines acryliques et sous une aspiration progressive à travers le moule. Selon une autre caractéristique de l'invention,lthomogénéi- sation est assurée de préférence par radiations infra-rouge, avec interposition d'au moins une grille entre la source et la feuille à chauffer. Suivant ce procédé, la feuille de méthacrylate - par exemple en ALTUGLAS de type approprié fabriqué par la. demanderessemaintenue par un serre-f lan sur les bords du moule, de préférence dans une étuve ventilée portée à une température relativement basse, est préchauffée par irradiation homogène jusqu'à lui conférer ltélasticité nécessaire pour la serrer sans casse sur les bords en conservant la température et en assurant son préformage sous l'effet de l'aspiration alors appliquée,en même temps que le chauffage homogène de la feuille est poursuivi,la feuille devenue chaude se#Iaqient sur le moule. Après refroidissement, on débride la pièce formée. Cette pièce présente les qualités optiques requises ainsi que les propriétés mécaniques de résistance dd- sirées. On a constaté que la progressivité de l'application de l'aspiration et le maintien d'une température bien déterminée en fonction de la résine étaient essentiels pour ltobtention des résultats tant en ce qui concerne la qualité de transparence "0puis que , que la résistance du produit à la formation de craquelures (crazing). Une autre caractéristique préférée de l'invention est que l'application progressive de l'aspiration contribue essentiellement avec le maintien d'une température relativement basse, déterminée en fonction de la résine utilisée, à ltobtention des résultats précités. On a décrit ci-après divers exemples de réalisation de l'invention en se référant au dessin annexé qui représente schématiquement un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. On a utilisé comme feuille de méthacrylate en vue de former une pièce de qualité optique", une feuille en ALTUGLAS de la-référence "M 70 optique" ayant 2 mm d'épaisseur,la porte devant être galbée. Le dispositif utilisé comporte une étuve ventilée (1) dans laquelle on peut établir et maintenir des températures différentes; dans l'étuve (1) ést disposé le moule (2) , ici en calotte, réalisé par exemple en polyester stratifié, éventuellement renforcé d'un béton époxy pour assurer la stabilité de ses dimensions. Le moule est percé d'un certain nombre de trous (3)d'aspiration reliés individuellement à une source de pompage non représentée et répartis de manière à avoir une action homogène dans le moule.Le serre-lan métallique (4) épouse la forme extérieure du moule et sa périphérie présente une nervure (5) par exemple un cordon de soudure destiné à s'ancrer dans la matière chaude tout en évitant à la feuille (6) de glisser sous l'effet de l'aspiration. Des vérins ou de préférence des serrejoints non représentés, permettent de brider le serre-rlan (4) sur le moule. Dans l'étuve (1) sont également logés des éléments (7) de chauffage par radiation juxtaposés et munis de moyens permettant de les maintenir tous à une même distance de la feuille (6). Lesdits éléments (7) sont montés réglables dans un châssis déplaçable par des vérins non représentés. Entre les éléments (7) et la feuille (6) sont disposées des grilles (8) parallèles au plan de chauffe et à la forme du moule.Dans les exemples ci-après, on a utilisé 39 éléments I.R. de 400 watts. On a opéré comme suit:après avoir soigneusement nettoyé la surface du moule (2) on l'a mis en étuve régulée et chauffée aux environs de 1100C; on a chauffé le moule (2) à la température de formage; on a placé la feuille (6) sur le moule ainsi que le serrejoint (4), après l'avoir avantageusement chauffé (à part) par tous moyens appropriés pour qu'il pénètre au moins un peu dès le départ dans la matière de la feuille.On a chauffé le tout pendant 15 mn à 1100 ;on a bridé la feuille (6) sur le moule (2);on a régulé l'atmosphère de l'étuve (1) en température et pression et, en maintenant la. température entre 107 et 11500, on a mis l'aspiration en route, en l'augmentant par paliers d'abord de 1 cm puis de 2 cm depuis 3 cm de mercure jusqu'à 15 cm de mercure à raison de 5 minutes pour chaque dépression; on a aussi opéré, avec les mêmes résul eq liquant pendant 10 minutes la dépression la plus élevée. On a constaté qu'il était indispensable de veiller très attentivement à suivre cette progression car lorsque la feuille se plaque sur les trous d'aspiration, la dépression augmente rapidement (exemple:lorsque la dépression est à 3 cm/Hg elle peut monter à 7 ou 8 cm/Hg à l'obturation des premiers trous). C'est pour cette raison que l'on ne peut avoir les dépressions de 6 cm e les cinq dernières minutes du formage,l'étirage de la feuille est maximal et de ce fait demande un peu plus d'aspiration (15 cm/Hg). La. pièce ainsi formée est dans tous les cas exempte de tous défauts (piqûres, martelage, distorsions optiques, marques de suédine lorsque le moule en est couvert). EXEMPLE I Température de l'étuve 1100C Chauffage du moule 40 minutes - Préchauffage de la feuille 15 minutes Aspiration progressive 3 cm/Hg pendant 5 minutes 4 cm/Eg pendant 5 minutes 5 cm/Hg pendant 5 minutes 7 cm/Hg pendant 5 minutes 8 cm/Hg pendant 5 minutes 10 cm/Hg pendant 5 minutes 15 um/Hg pendant 5 minutes temps total d'aspiration 35 minutes EXEMPLE Il Température de l'étuve l080c chauffage du moule pendant 1 h 30 préchauffage de la feuille 20 mn Aspiration progressive 3 cm/Hg pendant 5 minutes 4 cm/Hg pendant 5 minutes 5 cm/Rg pendant 5 minutes 7 cm/Hg pendant 5 minutes 8 cm/Rg pendant 5 minutes 10 cm/Hg pendant 5 minutes 15 cm/Rg pendant#s Temps total d'aspiration 40/minutes Les travaux effectués ont montré qu'il y avait intdret à décomposer le cycle,en étuve ventilée de préférence,dans les conditions générales suivantes: choix de la température entre 107 et environ 115 0C, des nombre et valeurs limités de paliers et d'aspirations,qui sont déterminés au Laboratoire selon les types de feuilles mises en oeuvre. -préchauffage du moule et du serre-flan 2 h 30 préchauffage de la feuille O h 30 -serrage de la feuille -mise sous vide 15 minutes après serrage dépression 4 cm de mercure pendant 5 mn dépression 5 cm de mercure pendant 5 mn dépression 7 cm de mercure pendant 5 mn dépression 8 cm de mercure pendant 5 mn dépression 8-10cm de mercure pendant 5 à 30 mn dépression 10-12cm de mercure pendant 5 mn dépression 15-16 cm de mercure pendant 5 à 10 mn déridage de la pièce à 800C. Dans les exemples, la. pièce formée est de qualité optique parfaitement conforme aux exigences, et présente une résistance à la craquelure (crazing) au moins identique à celle de la feuille avant thermoformage. On notera que le procédé a l'avantage supplémentaire que s'il se produit une fuite entre la feuille et le moule matière ne se refroidit pas;cela évite la création d'une distorsion optique;d'autre part, le fait d'opérer à basse température limite les risques de marquage de la pièce formée par le moule. D'autre part, on notera que le procédé convient pour le formage de toute feuille de résine acrylique au voisinage de sa température de transition vitreuse;il stétend également aux autres matières plastiques > en particulier aux polycarbonates,dans des conditions de température analogues. -REVENDICATIONS 1. Procédé de thermoformage de feuilles de résines, notam- ment en méthacrylate,par aspiration dans un moule,le procédé étant caractérisé par le rait que lton opère dans une enceinte ventilée et régulée,que l'on bride la. feuille à former sur les bords du moule en creux,qu1on la soumet d'abord à un préchauffage pour la fixer en position sans rupture,puis à un chauffage homogène sensiblement à la même température comprise entre 1010 et 1150,pour les résines acryliques, et sous une aspiration progressive à travers le moule. 2. Procédé selon la. revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage est assuré par radiations infrarouges, avec des grilles dthomogénéisation entre la source et la feuille à for- mer. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2,caractérisé en ce que l'aspiration est appliquée par paliers de 3 cm de Hg jusqu a environ 15 cm de Hg.