Brevet FR2332848A1 — publié le 19770624

L'invention concerne généralement un procédé et un dispositif de thermoformage de matériaux en feuilles ou en plaques, du type consistant àdisposer une feuille ou plaque du matériau à thermoformer au-dessus d'un moule de formage, à chauffer ce matériau, à le plaquer sur le moule au moyen d'une dépression créée entre le moule et le matériau, qu'on laisse ensuite refroidir ou qu'on refroidit pour stabiliser sa forme avant de le retirer de sur le moule. Ces procédés et dispositifs de thermoformage de matériaux par aspiration ou dépression, sont bien connus et présentent certains inconvénients importants que l'on n'a pu jusqu'à présent totalement éliminer. En effet, ces procédés et dispositifs connus ne sont applicables qu'à des matériaux étanches à l'air, se prêtant à l'aspiration sous vide. Les tissus, velours, feutrines, mousses ou analogues qui ne sont pas étanches, ne peuvent donc pas être formés ainsi. Ils sont donc habituellement doublés d'une couche étanche rapportée ou contrecollée et sont thermoformés sur des moules négatifs, c'est-à-dire en creux, le tissu, velours ou analogue étant alors en contact avec la surface du moule chaud, ce qui se traduit par l'apparition de brillance, l'écrasement de l'aspect velouté ou grainé du tissu ou analogue, etc. On a déjà tenté de résoudre les problèmes précités par u tilisation d'un piston rigide mécanique ou pneumatique qui vient appuyer le matériau à thermoformer sur un moule, mais cette utilisation ne représente qu'un emboutissage brutal qui déchire, détériore et marque le matériau, même si le piston utilisé est convenablement capitonné. D'autre part, la constance de l'épais- seur de la pièce therm#o# n' est que très partiellement et tr#s irrégulibrement améliorée. L'utilisation de contre-poinçons en forme gonflables est également inefficace,- et sans précision dans les reliefs à an gloevffs. La présente invention a donc pour but de résoudre les pro blèles précités, et d'éviter les inconvénients inhérents aux dispositifs et procédés antérieurs connus. En particulier, l'invention a pour objet un procédé et un dispositif de thermoformage, qui permette# le thermoformage précis d'une pièce présentant des reliefs à angle3vifs sans déchi rer, détériorer ou marquer la pièce, et en évitant également les apparitions de brillance, les écrasements de l'aspect particulier velouté ou grainé d'un tissu ou analogue rapporté ou contrecollé sur une couche étanche de matériau thermoformable. A cet effet, l'invention propose un procédé de thermoformage d'un matériau, consistant à disposer une feuille ou plaque du matériau au-dessus d'un moule de formage, à chauffer préalablement ladite feuille ou plaque, puis à la plaquer sur le moule en créant une dépression entre la feuille ou plaque et le moule, et ensuite 9 refroidir ou laisser refroidir ladite feuille ou plaque thermoformée, caractérisé en ce qu'il consiste également à établir une surpression régulière et uniforme de gaz, tel que par exemple de l'air, au-dessus de ladite feuille ou plaque lorsque la dépression précitée est créée, de telle sorte que cette feuille ou plaque est plaquée sur le moule en épousant étroitement sa forme, à la fois par la surpression agissant sur une de ses faces, et par la dépression agissant sur l'autre de ses faces. On obtient ainsi un thermoformage extrèmement précis, tout en garantissant une constance sensiblement parfaite de l'épais- seur de la pièce thermoformée, et cela sans risque de détériorer l'aspect du matériau thermoformé. L'invention propose également un dispositif pour l'exécu- tion du procédé précité, comprenant un moule de formage monté mobile en translation dans un caisson de dépression, un cadre de serrage et de maintien d'une feuille de matériau à thermoformer au-dessus dudit caisson, qui peut ainsi être fermé de façon sensiblement étanche par ladite feuille serrée dans son cadre, des moyens de chauffage de la feuille, et des moyens d'aspiration d'air dans le caisson de dépression, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens pour établir une surpression régulière et uniforme de gaz sur la face de la feuille opposée au moule. Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'invention, les moyens précités comprennent un caisson de surpression monté mobile, par rapport au caisson de dépression, entre deux positions dans l'une desquelles il est écarté du caisson de dépression et dans l'autre desquelles il vient coiffer de façon sensiblement étanche ce caisson de dépression, des moyens d'ame neSè le gaz sous pression dans le caisson de surpression, et des moyens formant soupape d'échappement tarée permettant de maintenir la pression dans le caisson à une valeur constante prédéterminée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caracté ristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux au cours deladescription es ative quivasuivre en refarenneaux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - les figures 1 et 2 représentent schématiquement le dispositif selon l'invention, dans deux positions différentes de fonctionnement. On a donc représenté dans les dessins très schématiquement un mode de réalisation du dispositif de thermoformage selon l'in véntion. Ce dispositif comprend tout d'abord un caisson de dépression 1, à l'intérieur duquel se trouve un moule de formage 2 qui est supporté par une table de formage 3, laquelle est montée mobile à l'intérieur du caisson 1 au moyen d'un vérin hydraulique ou pneumatique 4 dont la tige de piston 5 traverse de façon étanche le fond du caisson de dépression 1 et est solidaire de la table de formage 3. Le caisson de dépression 1 se termine à sa partie supérieure par un rebord 6 au-dessus duquel est monté un cadre mobile de serrage 7. La plaque ou feuille 8 de matériau à thermoformer est normalement disposée entre le cadre mobile 7 et le rebord 6 du caisson 1, ce rebord 6 formant un cadre fixe de serrage de la plaque ou feuille 8. Le dispositif comprend encore un caisson de surpression 10 qui est, dans l'exemple de réalisation représenté, disposé au dessus du caisson de dépression 1, en étant mobile entre deux positions extrèmes au moyen de vérins hydrauliques ou pneumatiques il et de moyens de guidage (non représentés), les tiges de piston 12 des vérins 11 étant solidaires de la paroi supérieure du caisson de surpression 10. Dans la position extrème représentée en figure 1, le caisson de surpression 10 est écarté du caisson de dépression 1, tandis que dans son autre position représentée en figure 2, il vient coiffer de façon étanche le caisson de dépression 1.A cet effet, le caisson de surpression 10 com prend à sa partie inférieure des moyens de jonction étanches avec le caisson de dépression 1, ces moyens étant représentés ici sous forme d'un rebord 13 qui vient s'appuyer de façon étanche sur le cadre mobile de serrage 7. Les rebords 6 et 13 des caissons 1 et 10 respectivement, et le cadre mobile de serrage 7 sont tous pourvus de joints d'é tanchélté (non représentés) qui permettent d'assurer l'étanchéi- té de l'ensemble dans la position représentée en figure 2. Le caisson de surpression 10 est encore pourvu d'une buse ou tuyère 14 d'amenée d'un gaz sous pression, tel que de l'air par exemple, et d'un diffuseur sélectivement orientable 15 disposé à la sortie de la buse ou tuyère 14, et qui comprend des ailettes orientables ou autre moyen analogue permettant de diriger sélectivement le gaz comprimé vers des zones prédéterminées de la feuille ou plaque 8 de matériau thermoformable. Le caisson 10 de surpression est encore équipé d'une soupape d'échappement tarée ou autre moyen analogue, qui permet de maintenir la pression à l'intérieur du caisson 10 à une valeur sensiblement constante prédéterminée. Le dispositif selon l'invention comprend encore des rampes de chauffage 17 et 18 mobiles, qui sont amenées respectivement au-dessus et en-dessous de la feuille 8 de matériau à thermoformer, et qui sont ensuite écartées pour permettre la descente du caisson 10 de surpression vers le caisson 1 de dépression, et la montée du moule 2 vers la feuille de matériau thermoformable. Le dispositif selon l'invention comprend encore des moyens, bien connus dans la technique, permettant de commander de façon automatique le fonctionnement des divers éléments constituant le dispositif. En particulier, il comprend des moyens 20 et 21 d'a menée et de##ur de fluide sous pression aux vérins 4 et Il respectivement, des moyens 22 d'aspiration et éventuellement de soufflage d'air dans le caisson de dépression, des moyens 23 de déplacement des éléments chauffants 17 et 18, et des moyens 24 d'amenée de gaz sous pression dans la buse ou tuyère 14, et également de chauffage et de refroidissement de ce gaz sous pression.Tous ces moyens de commande 20, 21, 22, 23, 24 sont reliés à un tableau ou pupitre central de commande 25 permettant d'exécoter séquentiellement et automatiquement les diverses opérations de fonctionnement du dispositif selon l'invention. Le fonctionnement de ce dispositif va maintenant être décrit dans ce qui suit Lorsque les divers éléments du dispositif selon l'invention occupent les positions représentées en figure 1, la formation d'une pièce par thermoformage s'effectue de la façon suivante. Une feuille ou plaque de matériau 8 à thermoformer est amenée entre le cadre mobile de serrage 7 et le rebord 6 du caisson de dépression 1. Le cadre 7 vient serrer de façon étanche la plaque ou feuille 8 sur le caisson 1, les éléments chauffants 17 et 18 sont amenés de part et d'autre de cette plaque ou feuille 8 pour la chauffer et la ramollir. Lorsque la température désirée ou le degré de ramollissement souhaité est atteint, les éléments de chauffage 17 et 18 sont écartés, le caisson de compression 10 descend et vient coiffer de façon étanche le caisson de dépression 1, tandis que le moule de formage 2 est amené immédiatement sous la feuille 8.Une dépression est établie dans le caisson 1, tandis que du gaz comprimé, tel que de l'air sous pression, est amené dans le caisson 10, cet air étant d'abord chaud, puis progressivement refroidi afin de stabiliser la forme de la pièce obtenue par thermoformage. Sous l'effet conjugué de la surpression agissant sur sa face supérieure et de la dépression agissant sur sa face inférieure, la feuille 8 de matériau thermoformable vient se plaquer sur le moule de formage 2 et épouse étroitement sa forme. On notera que le moule de formage 2 peut être percé d'une multitude de trous très fins, facilitant l'application de la feuille 8 sur la surface du moule. On peut ainsi obtenir des pièces thermoformées sur des moules en:rreux et/ou en relief, présentant des reliefs accusés à angles vifs, tout en garantissant une épaisseur constante de la pièce thermoformée. De l'air sous pression peut être envoyé à la fin du thermoformage dans le caisson de dépression 1, de fa çon à faciliter le décollage de la pièce 8 de sur le moule de formage 2. L'invention permet donc d'obtenir des pièces thermoformées de forme complexe, en matériauxthermoformable Çtanchs i l'air. Dans le cas où l'on désire thermoformer des matériaux qui ne sont pas étanches à l'air, tels que des tissus, des velours, des feutrines, des mousses, etc, ces derniers sont rapportés ou contrecollés sur une couche de matériau thermoformable étanche à l'air, au moyen d'une colle autoréticulable.Au cours du thermoformage, la colle autoréticulable est à nouveau activée sous l'effet de la chaleur, et permet l'étirage progressif et uniforme dans tous les sens du matériau composite à thermoformer, En raison de la fluidité de la colle réactivée par la chaleur, les deux couches sont toujours maintenues en contact permanent sous pression, glissent et s'étirent dans tous les sens en compensant les propriétés différentes d'élasticité et les retraits des deux matériaux utilisés, sans risque de décollage ou d'apparition de bulles d'air emprisonnées entre les deux couches du matériau composite. Egalement, du fait que la couche de tissu se trouve a lors séparée du moule de formage 2 par la couche de matériau thermoformable sensiblement étanche à l'air, on évite l'apparition des brillances et l'écrasement de l'aspect velouté ou grainé du tissu qui se produiraient autrement au contact du tissu ou analogue avec le moule chaud. L'invention est particulièrement applicable à la transformation des tissus, feutrines, tapis, moquettes, mousses ou tout autres matières plastiques, synthétiques, naturelles ou agglomérées. Ce procédé permet de reproduire avec grande précision et fidélité des gravures très fines, dessins tableaux, bas reliefs, gauffrages, décorations murales, plafonds, trellis, cannages, coutures "façon sellier" faucilles, cartes géographiques etc. en creux ou en relief. Ce procédé est destiné plus particulièrement à l'habillage intérieur de garnissage de portières, tableaux de bord, pavillons tapis de voitures, meubles, décorations murales, sièges etc. mais n'y est nullement limité. On comprendra ainsément que, comme dans la technique antérieure connue, la pièce à revêtir ou capitonner prend alors la place du moule de formage 2 sur la table de formage J, en étant supportée de façon appropriée par celle-ci. On comprendra également que, grâce à l'utilisation combinée d'une dépression entre le moule de formage et le matériau thermoformable, et d'une surpre sion au-dessus de ce matériau, il devient possible selon l'invention de thermoformer des matériaux qui ne sont pas complètement étanches à l'air. Cette caractéristique se révèle particulièrement avantageuse dans le cas du capitonnage, du gainage ou de l'habillage en tissu ou analogue d'une pièce telle par exemple qu'un élément de carrosserie de véhicule automobile. On remarquera enfin que le dispositif selon l'invention peut encore etre monté sur carrousel, comprenant d'une part les moyens de formage et d'autre part les moyens de chauffage de la feuille à thermoformer, celle-ci se déplaçant alors des moyens de chauffage aux moyens de formage, ou bien le dispositif peut être du type en ligne, comprenant des postes de chauffage et de formage, et la plaque de matériau à thermoformer passant de l'un à l'autre par translation. Il est donc bien entendu que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, qui nta été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens techniques constituant des équivalents des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont éxécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des-revendi- cations qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de thermoformage d'un matériau, consistant à disposer une feuille ou plaque du matériau au-dessus d'un moule de formage, à chauffer préalablement ladite feuille ou plaque, puis à la plaquer sur le moule en créant une dépression entre ladite feuille ou plaque et le moule, et ensuite à refroidir ou laisser refroidir ladite feuille ou plaque thermoformée, caractérisé en ce qu'il consiste également à établir une surpression régulière et uniforme de gaz tel par exemple que de l'air, au-dessus de ladite feuille ou plaque lorsque la dépression précitée est créée, de telle sorte que cette feuille ou plaque est plaquée sur le moule en épousant étroitement sa forme, à la fois par la surpression agissant sur une de ses faces et par la dépression agissant sur l'autre de ces faces. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surpression de gaz est tout d'abord progressive puis est maintenue à une valeur constante. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la surpression de gaz précitée est établie tout d'abord avec du gaz chaud, puis avec du gaz dont la température diminue progressivement. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau est un matériau thermoformable du type étanche à l'air, ou bien un complexe d'un matériau non étanche tel par exemple qu'un tissu ou analogue, rapporté ou contrecollé sur une feuille de matériau thermoformable étanche à l'air. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau non étanche à l'air est contrecollé sur te matériau étanche à l'air au moyen d'une colle autoréticulable. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le moule précité est du type en relief, et le matériau complexe à thermoformer est disposé au-dessus du moule avec sa feuille de matériau thermoformable étanche à l'air tournée vers le moule. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que ledit moule est constitué par un objet ou article à gainer, capitonner ou revêtir d'un matériau approprié. 8. Dispositif pour l'exécution du procédé décrit dans l'une des revendications précédentes, comprenant un moule de formage monté mobile en translation dans un caisson de dépression, un cadre de serrage et de maintien d'une feuille de matériau à thermoformer au-dessus dudit caisson, qui peut ainsi être fermé de façon sensiblement étanche par ladite feuille serrée dans son cadre, des moyens de chauffage de la feuille,et des moyens d'aspiration d'air dans le caisson de dépression, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens pour établir une surpression de gaz uniforme sur la face de la feuille opposée au moule. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens comprennent un caisson de surpression monté mobile, par rapport au caisson de dépression, entre deux positions dans l'une desquelles il est écarté du caisson de dépression et dans l'autre desquelles il vient coiffer de façon sensiblement étanche ce caisson de dépression, des moyens d'amenée de gaz sous pression dans le caisson de surpression, et des moyens formant soupape- d'échappement tarée permettant de maintenir la pression dans le caisson à une valeur constante prédéterminée. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens sélectifs de chauffage et de refroidissement de l'air sous#pression amené dans le caisson. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que ledit caisson de surpression comprend des moyens diffuseurs réglables permettant de diriger sélectivement le gaz sous pression vers certaines zones prédéterminées de ladite feuille à thermoformer.