Brevet FR2469994A1 — publié le 19810529

Procédé et appareil pour thermoformer sous vide une feuille thermoplastique et y produire une surface grenée. La présente invention se rapporte, d'une manière générale, a un procédé et a un appareil pour mettre en forme et pour produire une empreinte formant un "grain" a la surface d'une matière thermoplastique qui se présente sous la forme d'une feuille et elle concerne plus particulièrement un procédé et un appareil pour le thermoformage sous vide d'une feuille de matière plastique afin de la transformer en un objet ayant des creux profonds, tout en reproduisant le dessin de grain désiré fidèlement sur sa surface. L'expression "thermiormage sous vide" désigne, en gé néral, un procédé dans lequel une feuille thermoplastique tendue dans un cadre est chauffée afin de l'amollir convenables ment avant de la placer sur une forme mâle ou femelle, un vide étant ensuite créé dans l'espace compris entre la feuille et la surface de la forme, dans certains cas avec le concours d'air comprimé, afin d'assurer une application étroite. Pour éviter des inégalités locales d'épaisseur dans l'objet produit, la surface de la forme doit être rendue lisse par un procédé approprié. Quand il s'agit de produire des objets ayant des creux profonds, cette mesure se révèle, toutefois, insuffisante pour éliminer les inégalités locales d'épaisseur de la paroi. Dans une variante du procédé précédent, on rend la feuille de matière plastique chauffée convexe en la préformant par un courant d'air vers le haut, la forme mâle étant montée sous celle-ci pour s'élever ensuite vers ladite feuille de ma tière plastique, puis un vide est créé dans l'espace compris entre elles. Ce préformage a l'aide d'air comprimé peut éliminer plus ou moins les inégalités quand il s'agit de produire des objets ayant des creux relativement profonds.Selon une variante de ce dernier procédé, on abaisse une première fois une òrme malle vers la feuille de matière plastique chauffée aux fins de préformage, puis on l'abaisse davantage afin de placer la feuille préformée sur la forme femelle en ménageant un espace entre elles dans lequel un vide est créé pour l'ap- pliquer étroitement. Toutefois, tous ces divers procédés ne sont pas entièrement satisfaisants pour produire des objets ayant des creux profonds avec des pentes très raides et un dessin de grain a la surface. En effet, il est inévitable que la paroi soit mince a l'endroit des parties fortement saillantes ou des creux et le grain de la surface dispazaitpsouvent par endroits a cause du fluage local ou de l'extension de la feuille. En conséquence, le but de la présente invention est de fournir des procédés de thermoformage sous vide perfectionnés pour produire des objets ayant des creux profonds et dont les parois ne présentent pas des inégalités d'épaisseur notables, tout en assurant une reproduction correcte du dessin du grain désiré a la surface de ceux-ci. L'invention a pour objet un procédé pour former une feuille thermoplastique et y graver une empreinte afin de produire un objet ayant des creux profonds et dont la surface présente un dessin de grain, qui consiste : a chauffer la feuille de matière plastique tendue ; a placer cette feuille sur la surface d'une forme mâle convexe aux fins de préformage ; créer un vide entre la feuille et la surface de la forme mâle ; à déplacer soit ladite forme, soit une forme femelle concave aux fins de préformage et d'empreinte de façon a l'amener en contact avec l'autre forme et pour qu'elle s'applique étroitement contre les bords périphériques de celle-ci, tout en ménageant un certain espace entre elles dans l'aire de travail ; et à créer un vide entre la forme femelle et la surface de la feuille, tout en insufflant de l'air entre la forme mâle et cette dernière afin de transférer ladite feuille de la forme mâle sur la forme femelle en vue de poursuivre la mise en forme et la formation du grain. L'invention a également pour objet un appareil pour former une feuille thermoplastique et y graver une empreinte afin de produire un objet ayant des creux profonds dont la surface extérieure présente un dessin de grain qui comprend : une forme mâle dont le corps est limité par une surface extérieure de travail correspondant approximativement a la surface extérieure de l'objet devant être formé et qui est adaptée a créer un vide afin d'aspirer ladite feuille contre elle et a insuffler de l'air afin de détacher cette feuille g une forme femelle ayant un corps dont la surface de travail correspond exactement a la surface extérieure dudit objet et qui présente en négatif un dessin du grain devant être empreint et qui est adaptée a créer un vide afin d'aspirer la feuille préformée contre elle e et un cadre pour tenir la feuille de matière plastique chauffée tendue horizontalement en serrant ses bords, la disposition étant telle que ledit cadre et ladite forme mâle peuvent s'approcher l'un de l'autre afin de draper la feuille au-dessus du corps de la forme mâle et pour l'aspirer ensuite contre la surface de cette dernière aux fins de preformage, ladite forme mâle et ladite forme femelle se déplaçant ensuite l'une par rapport a l'autre pour venir en contact, tout en ménageant un certain espace entre elles afin de trans- gérer la feuille préformée de la première d la seconde et pour achever la mise en forme et produire le dessin du grain grâce a la coopération du vide créé dans la forme femelle et de l'air insufflé dans la forme mâle a la place du vide, maint# nant supprimé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement a titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue en perspective d'un tableau de bord de véhicules automobiles qui peut être produit par le procédé de l'invention la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention comprenant une forme femelle occupant une position fixe et dont la cavité est orientée vers le bas, une forme mâle mobile installée sous la forme femelle, et un cadre pour tendre la feuille de matière plastique entre les deux formes la figure 3 est une vue analogue a la précédente mais où la forme mâle s'est élevée de sa position normale ou d'attente de la figure 2 de façon a draper sur elle la feuille de matière plastique, esquissée en traits mixtes, aux fins de pré- formage ; et la figure 4 est une vue analogue aux précédentes, mais à plus grande échelle, où la forme mâle a été élevée encore davantage de façon à venir en contact avec la forme femelle en ménageant entre elles un certain espace pour la mise en forme et l'empreinte. En se référant maintenant a la figure 1, on voit le tableau de bord d'un véhicUle automobile. On remarque sur cette figure qu'il s'agit d'un objet ayant des parties en creux profonds, ainsi que des parties fortement saillantes P1 et P2 et qu'il présente également une surface grenée G. Tous les techniciens conviendront que la fabrication d'un tel objet par des procédés classiques sous vide en assurant une reproduction fidèle du dessin du grain est très difficile sinon impossible. A la partie supérieure de la figure 2, on voit une forme femelle désignée en son entier par 10. La forme 10 comprend des parois latérales 11, un corps 12 présentant une cavité dont le contour correspond exactement à celui de la surface extérieure du produit, mais en "négatif, les bords inférieurs du corps 12 se raccordant aux bords inférieurs desdites parois latérales 11 de manière à former des épaulements 11', un couvercle 13 étant monté sur les bords supérieurs des parois laté ralles 11 de manière à délimiter une chambre hermétiquement close. Le couvercle 13 présente--- une ouverture 14 destinée a être raccordée à une installation de pompage (non représentée) pour faire le vide dans ladite chambre, ainsi que des moyens de chauffage et de refroidissement (non représentés). Le corps 12 de la forme femelle présente des creux profonds Ri et R2 correspondant respectivement aux parties saillantes PI et P2 du produit de la figure 1. Le corps 12 de la forme femelle est percé d'un certain nombre de perforations 15 pour le passage de l'air et la surface de sa cavité présente une empreinte en creux 16 pour reproduire le dessin du grain G du produit de la figure 1. Les perforations# 15 ont été surdimensionnées et leur nombre a été réduit sur le dessin, en même temps que l'empreinte du grain 16 a été exagérée. Dans ce mode de réalisation, la forme femelle 10 occupe une position fixe sur le bâti de la machine (non représenté). Une forme mâle, désignée en son entier par 20, est montée sous la forme femelle 10 de façon a pouvoir s'élever pour venir en contact avec celle-ci. La forme 20 comprend une paroi de fond 21 et un corps 22 délimitant une chambre hermétique. Les bords du corps de la forme mâle forment des épaulements 22' qui viennent buter contre les épaulements 11P du corps 12, de la forme femelle. Le fond 21 présente une ouverture 23 appelée à être raccordée à une autre installation de pompage (non représentée) pour faire le vide et pour insuffler de l'air dans ladite chambre, laquelle renferme également un dispositif de chauffage 24 d'un type quelconque. Le contour du corps 22 de la forme mâle ne correspond pas exactement a celui du produit, ce qui revient a dire que sa surface extérieure ne s'applique pas étroitement contre la surface de la cavité du corps 12 de la forme femelle, mais a été étudié pour ménager un certain espace entre eux, comme le montre clairement la figure 40 Selon les dimensions du produit, selon l'épaisseur de la feuille de matière plastique et selon d'autres facteurs variables, la distance entre la surface de la cavité du corps 12 de la forme femelle et la surface extérieure du corps 22 de la forme mâle peut être comprise entre 4 et 5 mm dans la région la plus proche et entre 7 et 9 mm dans la région la plus espacée, quand il s'agit de produire des tableaux de bord pour véhicules automobiles comme celui représenté sur la figure 1.Il convient de noter que cette forme mâle 20 est ainsi différente de celles utilisées dans les procédés classiques, lesquelles ne sont d'ailleurs pratiquement pas utilisées en raison des difficultés que lon rencontre pour préparer des formes femelles correctement adaptées Le corps 22 de la forme mâle a un contour analogue à celui de la cavité de la forme femelle et, par conséquent, il comporte des parties saillantes P3 et P4 mais qui ne correspondent pas exactement aux parties saillantes Pi et P2 du produit de la figure 1 mais seulement approximativemente Le corps 22 de la forme malte présente un certain nombre de perforations 25 pour le passage de l'air. Il convient de noter que cette forme 20 est ainsi différente des formes utilises dans les procédés classe quels La surface supérieure du corps 22 de la forme mâle est, de préférence, couverte d'un revêtement 26 en une matière per méable a l'air et conductrice de la chaleur, telle qu'un tissu fibreux afin d'assurer un chauffage uniforme du corps de la forme. Entre la forme femelle 10 et la forme mâle 20 est interposée une feuille 30 en une matière thermoplastique appropriée, par exemple en une résine d'acrylonitrile-butadiènestyrène qui est tenue tendue horizontalement dans un cadre 31. La feuille 30 est chauffée par des moyens appropriés, par exemple entre 130 et 1400C, pour l'amollir. Cette température peut, évidemment, varier selon la matière, l'épaisseur et selon d'autres facteurs. Après que le dispositif de chauffage 24 a été activé afin de chauffer le corps 22 de la forme mâle 20, y compris son revêtement 26, par exemple entre 90 et 1000C, on l'élève a la position de préformage représentée sur la figure 3.En mettant en marche l'installation de pompage non représentee afin de créer un vide dans la chambre limitée par le corps 22 et le fond 21 a travers l'ouverture 23, la feuille de matière plastique 30 esquissée en traits mixtes sur la figure 3 et qui est drapée sur la surface extérieure du corps 22 est aspirée par la pression négative régnant dans ladite chambre et qui agit a travers les nombreuses perforations 25 et a travers le revêtement perméable 26 et vient s'appliquer contre la surface du corps de la forme-mâle. Après cela, la forme mâle 20 s'élève a nouveau jusqu'a la position de formage de gravures de l'empreinte représentée sur la figure 4. Le dispositif de chauffage (non représenté) de la forme femelle 10 a été activé afin de chauffer le corps 12 de celle-ci, par exemple entre 50 et 700C. Quand le premier dispositif de pompage (non représenté) associé a la forme femelle 10 est mis en action pour créer un vide dans la chambre hermétique de cette forme 10 à travers ladite ouverture 14 et quand la seconde installation de pompage (non représentée) de la forme mâle 20 a été actionnée pour insuffler de l'air dans la chambre hermétique de la forme 20 par l'ouverture 23, la feuille préformée 30 qui a été plaquée contre la surface du corps de la forme mâle en est détachée et vient s'appliquer contre la surface du corps 12 de la forme femelle du fait de la contre pression agissant par les perforations 15 et sous l'ac tion de la pression agissant par les perforations 25 dans l'espace délimité par la surface de la cavité de la première et la surface saillante de la seconde, l#étanchéité étant as surée par l'application étroite des épaulements 11' et 22'. L'objet prend alors la forme exacte finale et la surface grenée qui lui sont imprimées par la surface du corps 12 de la forme femelle Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées a l'exemple de réalisation représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention REVENDICATIONS 1. Procédé pour former une feuille thermoplastique et y graver une empreinte afin de produire un objet ayant des creux profonds et dont la surface présente un dessin de grain, qui consiste : à chauffer la feuille de matière plastique tendue ; a placer cette feuille sur la surface d'une forme mâle convexe aux fins de préformage ; a créer un vide entre la feuille et la surface de la forme mâle ; a déplacer soit ladite forme, soit une forme femelle concave aux fins de préformage et d'empreinte de façon a l'amener en contact avec l'autre forme et pour qu'elle s'applique étroitement contre les bords périphériques de celle-ci, tout en ménageant un certain espace entre elles dans l'aire de travail ; et a créer un vide entre la forme femelle et la surface de la feuille, tout en insufflant de l'air entre la forme mâle et cette dernière afin de transférer ladite feuille de la forme mâle sur la forme femelle en vue de poursuivre la mise en forme et la formation du grain. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on élève la forme de préformage mâle, qui s'avance vers le haut, de sorte que la feuille de matière plastique chauffée, dont les bords sont serrés dans un cadre, peut être drapée audessus de ladite forme afin de produire un espace dans lequel un vide est créé pour le préformage, et en ce qu'on élève ensuite ladite forme mâle davantage pour l'amener en contact avec la forme femelle, dont la cavité est dirigée vers le bas, afin de produire un certain espace à son aire effective de formage, dans lequel un vide est créé et de l'air est insufflé afin de transférer la feuille de la surface de la forme mâle de préformage sur la surface de la forme femelle de mise en forme et d'empreinte. 3. Appareil pour former une feuille thermoplastique et y graver une empreinte afin de produire un objet ayant des creux profonds dont la surface extérieure présente un dessin de grain qui comprend : une forme mâle dont le corps est limité par une surface extérieure de travail correspondant approximativement à la surface extérieure de l'objet devant être formé et qui est adaptée à créer un vide afin d'aspirer ladite feuille contre elle et à insuffler de l'air afin de détacher cette feuille ; une forme femelle ayant un corps dont la surface de travail correspond exactement à la surface extérieure dudit objet et qui présente en négatif un dessin du grain devant être empreint et qui est adaptée à créer un-vide afin d'aspirer la feuille préformée contre elle ; et un cadre pour tenir la feuille de matière plastique chauffée tendue horizontalement en serrant ses bords, la disposition étant telle que ledit cadre et ladite forme mâle peuvent s'approcher l'un de l'autre afin de draper la feuille au-dessus du corps de la forme mâle et pour l'aspirer ensuite contre la surface de cette dernière aux fins de préformage, ladite forme mâle et ladite forme femelle se déplaçant ensuite l'une par rapport à l'autre pour venir en contact, tout en ménageant un certain es pace entre elles afin de transférer la feuille préformée de la première à la seconde, et pour achever la mise en forme et pro duire le dessin du grain grâce à la coopération du vide créé dans la forme femelle et de l'air insufflé dans la forme mâle à la place du vide; maintenant supprimé. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la forme mâle est adaptée a se déplacer verticalement de sorte qu'en élevant cette forme de sa position normale d'attente à la position de préformage, la feuille de matière plastique, tenue horizontalement tendue par ledit cadre, vient se draper au-dessus du corps de la forme mâle et épouse ensuite fidèlement son contour sous l'action dudit vide, puis en éle- vant davantage ladite forme jusqu'a la position de mise en forme et d'empreinte, le corps de la forme mâle vient en contact avec celui de la forme femelle qui occupe une position fixe, en ménageant un certain espace entre elles dans lequel ladite feuille préformée est transférée sur le corps de ladite forme femelle aux fins de mise en forme et de formation du grain par suite de ladite coopération du vide et de l'insufflation d'air, ladite forme mâle redescendant ensuite a sa position initiale pour permettre a l'objet formé et empreint d'être éjecté hors du corps de la forme femelle et en préparation au cycle suivant. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la forme mâle comprend un fond et des parois latérales délimitant une chambre hermétiquement close conjointement avec sa surface intérieure qui présente un certain nombre de perforations pour le passage de l'air a travers lesquelles ledit vide et l'air insufflé agissent sur la feuille thermoplastique placée sur la surface extérieure du corps de celle-ci, et en ce que ladite forme femelle a un sommet et des parois latérales délimitant une chambre hermétiquement close conjointement~ avec la surface intérieure de son corps qui est percée d'un certain nombre de per#forations pour le passage de l'air a travers lesquelles ledit vide agit sur la feuille de matière plastique reposant sur la surface extérieure du corps de la forme mâle en contact avec elle, puis sur la surface extérieure du corps de ladite forme femelle afin de transférer ledit objet, ainsi que pour le mettre en forme et l'empreindre. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface extérieure du corps de la forme mâle est couvert d'un revêtement en matière perméable a l'air et conductrice de la chaleur.