Brevet FR2469995A1 — publié le 19810529

Procédé et appareil pour éliminer les irrégularités d'épaisseur dans les objets thermoformes. La présente invention se rapporte, d'une manière gEné- raie, a un procédé et à un appareil pour former des matières thermoplastiques en feuille et concerne plus particulièrement un procédé et un appareil perfectionnés pour le thermoformage sous vide de feuilles en matière plastique afin de produire des objets ayant des creux profonds, en éliminant les irrégularités d'épaisseur qui forment des lignes de surépaisseur à la surface extérieure de ceux-ci. L'expression "thermoformage sous vide" désigne un procédé dans lequel on chauffe une feuille de matière thermoplastique qui est tenue tendue dans un cadre serrant ses bords, de façon à l'amollir convenablement avant de la placer sous une forme femelle ou mâle pour être étirée en créant un vide dans l'espace compris entre elle et ladite forme, dans certains cas, avec l'aide d'-air comprimé, afin qu'elle épouse étroitement les contours de la surface de ladite forme. Le procédé ci-dessus n'est généralement pas adapté pour la production d'objets ayant des creux profonds tels que destaignoires. Une variante du procédé ci-dessus, faisant intervenir le concours d'une forme mâle, permet de remédier dans une certaine mesure aux inconvénients précédents, sans pour autant être entièrement satisfaisant. En conséquence, pour la fabrication d'objets ayant des creux profonds, on a donc été réduit à utiliser le procédé de mise en forme précédent Il existe toutefois une variante de celui-ci qui consiste à rendre la feuille chauffée et amollie convexe, pour lui faire subir un préformage, en soufflant de l'air sur elle vers le haut, la forme mâle étant disposée endessous et élevée ensuite pour l'amener au contact de ladite feuille, un vide étant alors créé dans l'espace intermédiaire de sorte que la feuille vient épouser étroitement les contours de la surface de la forme male. La òrme mâle utilisée dans ces procédés pour former des objets ayant des creux profonds présente naturellement une ou plusieurs parties fortement saillantes qui viennent en premier lieu en contact avec la feuille de matière plastique chauffée en abaissant ainsi la température des parties correspondantes de celle-ci. Les différences de températures dans la feuille de matière plastique chauffée et les irrégularités d'allongement de celle-ci qui en résultent pendant l'opération de mise en forme sont la cause des inégalités d'épaisseur appelées "lignes d'étirage et qui se forment sur la surface extérieure de l'objet. Il s'agit là évidemment d'un inconvénient qui, selon sa gravité, diminue plus ou moins la valeur commerciale du produit. La présente invention s'est fixé pour but d'apporter un procédé et un appareil perfectionnés pour le thermoformage sous vide qui permettent d'éliminer les lignes d'étirage indésirables sur la surface extérieure des objets produits. L'invention a pour objet un procédé de thermoformage sous vide pour transformer une feuille de matière plastique en un objet ayant des creux profonds en éliminant les lignes d'épaisseur irrégulière à la surface extérieure de celui-ci qui consiste à chauffer une feuille de matière plastique tendue, à placer cette feuille sur la surface d'une forme mâle, à créer un vide dans l'espace compris entre la feuille et la surface de la forme afin de produire un objet préformé à la surface extérieure duquel se forme une ligne de surépaisseur, à amener ladite forme mâle ou une forme femelle devant venir en contact avec cette dernière étroitement autour des bords périphériques de celle-ci, mais en laissant un certain espace entre elles dans la région de l'aire effective de formage et à créer un vide dans l'espace compris entre les surfaces de la forme femelle et la feuille et/ou en insufflant de l'air dans l'espace compris entre les surfaces de la forme mâle et la feuille afin de transférer la feuille de cette dernière sur la première et à procéder à l'étape finale de thermoformage pendant laquelle la ligne de surépaisseur est transférée de la surface extérieure de l'objet à la surface intérieure de celuici par un phénomène de fluage plastique. L'invention a également pour objet un appareil pour le thermoformage sous vide d'une feuille de matière plastique afin de la transformer en un objet ayant un creux profond en éliminant les lignes d'épaisseur irrégulière sur sa surface supé rieure qui comprend une forme mâle ayant un corps dont la surface extérieure effective correspond approximativement à la surface extérieure dudit objet et qui est adaptée à créer un vide de façon à aspirer la feuille contre elle et à souffler de l'air afin de détacher ladite feuille1 une forme femelle ayant un corps dont la surface effective correspond exactement à la surface extérieure de objet qu'il agit de former et qui est adaptée à créer un vide afin aspirer la feuille con tre elle e et un cadre pour tenir la feuille de matière plasti- que chauffée tendue horizotalement en serrant ses bords, la disposition étant telle que ledit cadre et ladite forme mâle peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre afin de draper la feuille sur le corps de la forme mâle avant de créer ledit vide pour aspirer la feuille contre la surface effective de ce corps aux fins de pr6òrmageU ladite forme mâle et ladite forme femelle se dEplaçant lune par rapport à l'autre pour venir en contact1 tout en ménageant un certain espace entre elles afin de transférer l'objet préformé de la première sur la seconde et pour ensuite convertir l'objet préformé en un objet formé final en transférant en même temps la ligne d'épaisseur irrégulière de la surface extérieure de l'objet préformé à la surface intérieure de l'objet formé final du fait du vide créé dans la forme femelle et/ou de l'air-insufflé dans la forme mâle au lieu du vide maintenant supprimé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée ;uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé1 dans lequel la figure 1 est une vue en perspective d'une baignoire produite par le procédé de l'invention, qui a été partiellement coupée pour montrer la ligne d'étirage en surépaisseur qui a été transférée à l'intérieur de celle-ci la figure 2 est une vue latérale schématique montrant la feuille de matière plastique en coupe coopérant avec une forme mâle et qui illustre un procédé de mise en forme clas sique la figure 3 est une vue schématique en coupe à plus grande échelle de lUobjet formé qui ne montre que les parties comportant les lignes d'étirage d'épaisseur irrégulière qui apparaissent inévitablement à la surface extérieure quand on utilise ce procédé classique la figure 4 est une vue en coupe d'un appareil conforme à l'invention la figure 5 est une vue analogue à la précédente mais dans laquelle la forme mâle a été levée en position de pr6- formage ; et la figure 6 est une vue analogue, à plus grande échelle, montrant la forme mâle levée de façon à venir en contact avec la forme femelle. En se référant à la figure 1, on voit une baignoire devant, de préférence, être formée par le procédé et par l'appareil de l'invention. Cet objet présente des parties fortement en relief indiquées, par exemple, en Pi et P2. Comme on le voit sur la figure 2, qui illustre un procédé classique, la forme mâle destinée au thermoformage de cet objet doit présenter des parties en relief correspondantes P3 et P4. On place la feuille de matière plastique chauffée et amollie au-dessus de cette forme, puis on lui fait épouser le contour de sa surface en créant une aspiration ou-un vide dans l'espace compris entre la feuille et la forme. Les parties en relief P3 et P4 viennent d'abord en contact avec la feuille en abaissant ainsi la température des régions en contact avec celles-ci. Pendant la mise en forme thermique, la feuille doit être étendue afin de s'ajuster contre la surface de la forme qui présente des parties en-relief et en creux.Or, étant donné que la plasticité de la feuille est naturellement faible dans les parties dont la température est relativement basse, on comprend aisément que la feuille est plus épaisse à ces parties, formant ainsi une ligne de surépaisseur, comme indiqué en D1, D2, laquelle varie selon les conditions. On comprend aisément que ces lignes de surépaisseur ou lignes d'étirage apparaissant sur la surface extérieure de l'objet formé sont un inconvénient. Selon l'importance de ces lignes et la nature de l'objet, elles peuvent, dans certains cas, diminuer fortement la valeur commerciale de l'objet. En se référant maintenant à la figure 4, on voit que l'appareil de la présente invention comprend une forme femelle 10 et une forme mâle 20. Entre ces deux formes, la feuille chauffée 30 est serrée dans un cadre 31. La forme femelle 10 comprend; de préférence, des parois latérales 11, un corps 12 ayant une cavité dont la surface correspond exactement au contour de la surface extérieure de l'objet devant être formé qui peut, par exemple, être une baignoire comme représenté sur la figure 1, mais en négatif, et un couvercle 13. Dans ce mode de réalisation, les bords inférieurs du corps 12 sont raccordés aux bords inférieurs des parois latérales il et le couvercle 13 est fixe aux bords supérieurs desdites parois latérales il de manière à délimiter une chambre hermétiquement fermée. Le corps 12 de la forme présente des creux profonds Ri et R2 qui correspondent respectivement aux parties en relief Pi et P2 du produit de la figure 1, les parois de ceux-ci étant percées d'un certain nombre de perforations 15 pour le passage de l'air. Pour plus de clarté, les perforations 15 ont été surdimensionnées, en même temps que leur nombre a été ré- suit. Le couvercle 13 présente une ouverture 14 destinée à être raccordée à une installation de pompage (non représentée) pour faire le vide dans ladite chambre. Dans ce mode de réalisation, la forme femelle 10 occupe une position fixe sur le bâti d'une machine (non représentée). La forme mâle 20, qui est disposée sous la forme femelle, est adaptée à se déplacer verticalement et comporte une paroi de base 21 et un corps 22 fixé à celle-ci de façon à délimiter une chambre hermétiquement close. La paroi de base 21 présente une ouverture 23 destinée à être reliée à une seconde installation de pompage (non représentée) destinée à créer un vide et à insuffler de l'air dans ladite chambre. Le contour du corps 22 de la forme mâle ne correspond pas exactement à celui de objet1 ce qui revient à dire que sa surface extérieure n'épouse pas étroitement la surface de la cavité de la forme femelle 12e mais laisse subsister entre eux un espace comme le montre clairement la figure 6. La distance entre la surface de la cavité de la forme femelle et de la forme mâle peut varier selon l'épaisseur de la feuille de matière plastique, selon les dimensions de l'objet et selon d'autres facteurs, de sorte qu'il est impossible de spécifier la distance ou la largeur de cet espace.Il est préférable de prévoir un épaulement le long du pourtour du corps 22 de la forme mâle, cet épaulement venant s'appliquer contre un épaulement correspondant entourant le corps 12 de la forme femelle afin de délimiter un espace hermétiquement clos entre les surfaces actives opposées des deux formes 10 et 20 quand elles sont en contact. Ainsi, le corps 22 de la forme mâle est diffé- rent de celui de la forme femelle tout en étant complémentaire pour la mise en forme de l'objet. La forme mâle 20 comporte des moyens de chauffage indiqués en 24. Le corps 22 est percé d'un certain nombre d'ouvertures 25 pour le passage de l'air, ces ouvertures ont été surdimensionnées, tandis que leur nombre a été réduit pour plus de clarté. Il ressort de ce qui précède que cette forme mâle est différente des formes mâles classiques utilisées pour contribuer à la mise en forme de l'objet. La forme mâle est, de préférence, recouverte par un revêtement 26 en une matière perméable à flair et conductrice de la chaleur, telle qu'un tissu fibreux, afin de chauffer uniformément le corps 22. On place une feuille 30, en une matière thermoplastique appropriée, par exemple en une résine d'acrylonitrilebutadiène-styrène ou ABS, qui a été chauffée, par exemple entre 130 et 1400C, directement au-dessus de la forme mâle 20, cette feuille étant tendue horizontalement au moyen du cadre 31 qui serre ses bords. Ensuite, on élève la forme mâle 20, dont le dispositif de chauffage 24 a été préalablement mis en marche de façon à chauffer son corps, y compris le revêtement 26, par exemple, entre 90 et 1000C, de façon à l'amener à la position de préformage représentée sur la figure 5. Dans cette position, la feuille appliquée est "drapée11 sur le corps 22 de la forme mâle de façon à laisser un peu d'espace entre eux. Quand l'installation de pompage correspondante est en marche, un vide est créé dans la chambre hermétique de la forme 20 et agit, à travers les perforations 25, sur la feuille en aspirant celleci contre la surface du corps de la forme.Même avec une forme chauffée, il y a inévitablement des différences de températures dans la feuille de manière plastique chauffée1 de sorte que des lignes d'épaisseur irrégulière D3 et D4 se for ment, comme le montre la figure 5. On continue ensuite à élever la forme mâle 20 jus qu9 & ce qu'elle atteigne la position de formage représentée sur la figure 6 Un dispositif de chauffage (non représenté) de la forme femelle 10 a été mis en marche de façon à chauffer le corps 12 de celle-ci1 par exemple entre 50 et 700C En mettant en marche le dispositif de pompage correspondant, de l'air est soufflé par les perforations 25 et/ou de l'air est aspiré par les perforations 15, de sorte que la feuille de ma tière plastique préformée 30 est transférée de la surface de la forme mâle à celle de la forme femelle en épousant fidèlement les contours de la surface de la cavité du corps 12 de celle-ci.Pendant cette opération1 les lignes de surépaisseur D3, D4 formées sur la surface extérieure de l'objet préformé oir figure 57 sont transférées sur la surface intérieure de objet final ou elles constituent des lignes D5, D6 (voir figure 5) du fait du fluage de la matière plastique de la feuille 30 qui est maintenue à une température élevée et qui est encore à l'état plastique. Les lignes d'épaisseur irrégulièvre présentes à la surface intérieure de l'objet n'affectent pas sa valeur commerciale (voir la partie coupée sur la figure 1). Tous les techniciens avertis comprendront aisément que le fait de préformer l'objet au moyen de la forme mâle, comme il a été expliqué ci-dessus, avant de transférer la feuille ou l'objet préformé de la forme mâle à la forme femelle, comme il a été expliqué, permet de produire des objets ayant des creux profonds, tels que des baignoires tout en éliminant les lignes d'épaisseur irrégulière à la surface extérieure de l'objet produit1 ou en transférant ces lignes à la surface intérieure de l'objet. REVENDICATIONS 1. Procédé de thermoformage sous vide pour transformer une feuille de matière plastique en un objet ayant des creux profonds en éliminant les lignes d'épaisseur irrégulière à -la surface extérieure de celui-ci qui consiste à chauffer une feuille de matière plastique tendue, à placer cette feuille sur la surface d'une forme mâle, à créer un vide dans l'espace compris entre la feuille et la surface de la forme afin de produire un objet préformé à la surface exterieure duquel se forme une ligne de surépaisseur, à amener ladite forme mâle ou une forme femelle devant venir en contact avec cette dernière étroitement autour des bords périphériques de celle-ci, mais en laissant un certain espace entre elles dans la région de l'aire effective de formage et à créer un vide dans l'espace compris -entre les surfaces de la forme femelle et la feuille et/ou en insufflant de l'air dans l'espace compris entre les surfaces de la forme mâle et la feuille afin de transférer la feuille de cette dernière sur la première et à procéder à l'étape finale de thermoformage pendant laquelle la ligne de surépaisseur est transférée de la surface extérieure de l'objet à la surface intérieure de celui-ci par un phénomène de fluage plastique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on déplace vers le haut ladite forme mâle de préformage, laquelle présente des parties saillantes, de sorte que ladite feuille est drapée au-dessus de la forme mâle en ménageant un certain espace entre elles dans lequel un vide est créé aux fins de préformage, puis on l'élève davantage pour venir en contact avec la forme femelle dont la cavité est dirigée vers le bas de façon à ménager un certain espace dans lequel un vi- de est créé et/ou de l'air est insufflé afin de transférer l'objet préformé de la forme mâle à la forme femelle. 3. Appareil pour le thermoformage sous vide d'une feuille de matière plastique afin de la transformer en un objet ayant un creux profond- en éliminant les lignes d'epaisseur irrégulière sur sa surface supérieure qui comprend une forme mâle ayant un corps dont la surface extérieure effective correspond approximativement à la surface extérieure dudit objet et qui est adaptée à créer un vide de façon à aspirer la feuille contre elle et à souffler de l'air afin de détacher ladite feuille, une forme femelle ayant un corps dont la surface effective correspond exactement à la surface extérieure de l'objet qu'il s'agit de former et qui est adaptée à créer un vide afin d'aspirer la feuille 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 se déplacer lgun par rapport à l'autre afin de draper la feuille sur le corps de la forme mâle avant de créer ledit vide pour aspirer la feuille contre la surface effective de ce corps aux fins de préformage, ladite forme mâle et ladite forme femelle se déplaçant l'une par rapport à l'autre pour venir en contact1 tout en ménageant un certain espace entre elles afin de transférer l'objet préformé de la première sur la seconde et pour ensuite convertir l'objet préformé en un objet formé final, en transférant en même temps la ligne d'épaisseur irrégulière de la surface extérieure de l'objet préformé à la surface intérieure de l'objet formé final du fait du vide créé dans la forme femelle et/ou de l'air insufflé dans la forme mâle au lieu du vide maintenant supprimé. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite forme mâle est adaptée à se déplacer verticalement de sorte qu'en l'élevant de sa position normale et d'attente à la position de préformage, la feuille de matière plastique qui est tenue tendue horizontalement par ledit cadre est adaptée à draper le corps de la forme mâle et à épouser ensuite étroitement le contour de celle-ci sous l'action du vide, puis en élevant davantage ladite forme jusqu a la position de formage finale, le corps de la forme mâle vient en contact avec celui de la forme femelle qui est fixe, tout en ménageant un certain espace entre eux dans lequel ledit objet préformé est transféré sur le corps de la forme femelle pour la mise en forme finale et le transfert de la ligne dU épaisseur irrégulibre, ladite forme maie redescendant ensuite à sa position finale pour permettre l'éjection de objet formé sur le corps de la forme femelle et pour préparer le cycle suivant. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la forme mâle a un fond et des parois latérales qui délimitent une chambre hermétiquement close conjointement avec la surface intérieure dudit corps, lequel est percé d'un certain nombre de perforations pour le passage de l'air permet- tant de créer ledit vide et d'insuffler l'air dans celle-ci pour agir sur la feuille de matière plastique placée sur la surface extérieure du corps de ladite forme mâle, ladite 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface extérieure du corps de la forme mâle est couverte d'un revêtement en matière perméable à l'air et conductrice de la chaleur.