Brevet FR2624789A1 — publié le 19890623

PROCEDE ET INSTALLATION DE FABRICATION D'UN PANNEAU EN MA- TERIAU COMPOSITE L'invention concerne essentiellement un procédé et une installation de fabrica- tion d'un panneau en matériau composite, comprenant une âme en matière plastique et au moins un revêtement de surface en une matière différente. Elle concerne également les panneaux en matériau composite obtenus par exécution de ce procédé ou mise en oeuvre de cette installation. La fabrication en série de panneaux en matériau composite, qui sont constitués par la superposition de couches de matières différentes, pose un certain nombre de problèmes, notamment lorsque ces panneaux doivent subir une mise en forme par thermoformage ou thermocompression. Cette dernière opération suppose en effet que les couches de matières constitutives du produit soient chauffées et positionnées de façon correcte immédiatement avant leur passage à la presse. Cependant, les moyens connus de chauffage, à rayons infrarouges ou à air chaud, ne donnent pas satisfaction. On a constaté en particulier que les fours de chauffage par rayonnement infrarouge ne permettaient pas un chauffage suffisant en profondeur, de sorte que les couches internes du panneau composite ne sont pas chauffées. On constate également, dans les fours à rayonnement infrarouge ou à air chaud, que les couches de revêtement de surface du panneau composite se rétractent et que la ou les couches de matière formant l'âme du panneau glissent par rapport à ces couches de revêtement. Il arrive également qu'un bord ou un coin d'une couche de matière de revêtement se soulève et se plie ou s'enroule sur lui-même. Il se produit de plus une oxydation superficielle de la couche de revêtement. Il est par ailleurs impossible dans les fours traditionnels de chauffer séparément ou individuellement les différentes couches de matière avant de les empiler et de soumettre l'ensemble à une thermocompression. Le temps nécessaire à la formation de l'empilage correspondant au panneau de matériau composite est trop long, et se traduit par un refroidissement des couches de matière. L'invention a précisément pour objet d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle a encore pour objet un procédé et une installation de fabrication de panneaux en matériau composite, qui permettent la fabrication en série de panneaux d'excellente qualité. Elle a également pour objet un procédé et une installation de ce type qui sont particulièrement adaptés au formage de panneaux de matériau composite par thermocompression. L'invention propose, à cet effet, un procédé de fabrication d'un panneau en matériau composite, comprenant une âme en matière plastique et au moins un revêtement en une matière différente, le procédé consistant à découper aux formes voulues des plaques ou feuilles de la matière plastique et du revêtement, puis à les chauffer et à les assembler, caractérisé en ce que, avant chauffage, le panneau de matériau composite est constitué par empilage les unes sur les autres des différentes plaques ou feuilles découpées de matière plastique et de revêtement, après quoi ce panneau est transféré dans un four de chauffage dans lequel il est maintenu serré entre deux plaques chauffantes portées à une température telle que se produit une fixation, par fusion superficielle, entre les différentes plaques ou feuilles superposées, et que le panneau à la sortie du four forme un élément monobloc. Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages: le panneau de matériau composite peut être constitué avec soin, avant chauffage, par empilage des différentes couches de matière. Comme le chauffage a lieu par serrage de cet empilage entre deux plaques chauffantes, les risques de déplacement des différentes couches les unes par rapport aux autres et de rétraction des couches superficielles de matière de revêtement, sont sensiblement exclus. L'oxydation superficielle de la couche de revêtement est évitée. Enfin, à la sortie du four, le panneau forme un ensemble monobloc qui est aisément manipulable. Selon une autre caractéristique de l'invention, les plaques chauffantes sont munies de résistances électriques de chauffage. L'emploi de ces résistances électriques évite les inconvénients propres au chauffage par rayonnement infrarouge ou par air chaud, et permet de plus un chauffage très facilement réglable. Selon encore une autre caractéristique de ce' procédé, les feuilles ou plaques empilées destinées à former le panneau de matériau composite sont transférées au poste de chauffage serrées entre deux bandes transporteuses de matière à propriétés antiadhérentes. Avantageusement, les feuilles ou plaques empilées amenées au poste de chauffage restent maintenues entre ces bandes transporteu- ses pendant le chauffage. On évite ainsi tout risque de déplacement relatif des différentes plaques ou feuilles les unes par rapport aux autres pendant le transfert jusqu'au poste de chauffage. L'invention propose également une installation de fabrication d'un panneau en matériau composite, comprenant au moins une âme en matière plastique et un revêtement en une matière différente de celle de l'âme, caractérisée en ce qu'elle comprend un poste de chauffage comprenant deux plaques chauffantes sensiblement parallèles, des moyens de déplacement relatif et de serrage de ces deux plaques l'une sur l'autre et des moyens de transfert pour amener entre ces plaques un empilage de plaques ou feuilles de matière plastique et de matière de revêtement formant le matériau composite. Chaque plaque chauffante précitée comprend avantageusement une plaque métallique, par exemple en aluminium, sur la face extérieure de laquelle sont montées des résistances électriques de chauffage. Ces résistances électriques peuvent être agencées sur la plaque chauffante en modules consécutifs et indépendants. Cette caractéristique permet notamment d'adapter les plaques chauffantes au type des panneaux de matériau de composite en cours de fabrication. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de transfert compren- nent au moins une bande transporteuse, par exemple en tissu enduit d'une matière à propriétés antiadhérentes, sur laquelle sont maintenues les plaques ou les feuilles empilées pendant le chauffage. Ce poste de chauffage peut être suivi d'un poste de thermocompression, comprenant une presse dont les plateaux sont équipés de matrices ou de plaques de formage et des moyens pour transférer le panneau composite entre les plateaux de la presse et pour l'en sortir après formage. Comme la durée de séjour du panneau au poste de thermocompression est en général inférieure à la durée de son séjour au poste de chauffage, le poste de thermocompression est avantageusement disposé entre deux postes de chauffage, et est alimenté en alternance par ces deux postes. L'installation comprend encore, en amont du ou de chaque poste de chauffage, un poste d'approvisionnement en plaques et/ou feuilles de matière plastique et de revêtement, un poste de découpe de ces plaques et/ou feuilles aux formats voulus, et un poste de préparation du panneau par empilage les unes sur les autres des diverses plaques et/ou feuilles découpées destinées à former le panneau composite. En aval du poste de thermocompression, l'installation peut comprendre un poste d'usinage, et éventuellement un poste de montage d'accessoires, et des postes de rangement et/ou d'emballage des panneaux. L'invention concerne également les panneaux de matériau composite, qui sont obtenus par exécution du procédé qui vient d'être décrit ou mise en oeuvre de cette installation. De tels panneaux trouvent des applications dans des domaines les plus divers, en raison de leur légèreté, de leurs qualités d'isolation thermique et acoustique, de leur résistance mécanique, de leur qualité d'aspect, etc... L'invention présente en outre l'avantage de permettre l'obtention d'un produit fini, qui peut ensuite être utilisé tel quel. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un panneau de matériau composite selon l'invention; La figure 2 est.une vue en plan d'une installation de fabrication selon l'inv'ntion; La figure 3 est une vue en élévation de cette installation; La figure 4 est une vue schématique d'un mode de réalisation du poste de chauffage de l'installation. On se réfère d'abord à la figure 1, qui représente un exemple de réalisation d'un panneau composite selon l'invention. Ce panneau désigné généralement par la référence 10 comprend une âme formée de deux épaisseurs 12 de matière plastique alvéolaire, placées l'une sur l'autre et entre lesquelles peuvent être disposés des inserts métalliques 14 de renforce- ment, chaque épaisseur de matière plastique alvéolaire 12 étant revêtue d'une feuille ou plaque 16 de matière plastique plus compacte, par exemple de matière plastique thermoformable, de thermoplastique renforcé estampable, ou encore une épaisseur de feutre de fibres synthétiques ou une nappe de fibres non tissées, chaque couche 16 étant elle même revêtue d'une couche 18 qui peut être un tissu enduit ou non, un film de matière plastique peint ou non, etc... Un tel panneau composite peut être formé à partir des matières les plus diverses, l'âme pouvant être composée de mousse de polyéthylène, de polyuréthane, de chlorure de polyvinyle, ou bien encore être une matière plastique alvéolaire en nid d'abeille. Les inserts de renforcement peuvent être métalliques ou en matière plastique. On comprend que, si l'on essaye de chauffer dans un four traditionnel, à rayonnement infrarouge ou à air chaud, un empilage de matières tel que celui du panneau de la figure 1, les différentes couches superposées vont se déplacer les unes par rapport aux autres, les couches superficielles 18 risquent de se rétracter, ou de se soulever, etc...Si l'on essaye de chauffer séparément ces diverses couches, les opérations de montage du panneau composite sont trop longues et trop compliquées, et le refroidissement des couches ne permet pas un formage par thermocompression. Le procédé et l'installation selon l'invention permettent d'éviter ces inconvé- nients. L'installation, dont un mode de réalisation est représenté schématiquement dans les figures 2 et 3, comprend un poste central 20 de thermocompression, qui est essentiellement une presse dont les plateaux sont équipés de matrices ou de plaques de formage définissant la forme finale du produit à obtenir. En amont du poste de thermo compression, et de chaque côté de celui-ci, on trouve, dans l'ordre de succession naturelle des opérations, un poste d'approvisionnement 22, alimenté en matières premières par tout moyen approprié, un poste 24 de découpe des formats, une table 26 de préparation du panneau composite, un poste de chauffage 28 du panneau, alimenté par des bandes transporteuses 30, et un poste de transfert 32, alimentant le poste 20 de thermocompression par exemple au moyen d'un convoyeur à chaîne. En aval du poste de thermocompression, on trouve un poste d'usinage 34 et une table 36 de réception de produit, alimentée depuis le poste de thermocompres- sion 20 par un portique robotisé 38. De chaque côté de la table 36 peuvent se trouver, selon le cas, des postes 40 de suppression des chutes, 42 de rangement sur palettes et 44 d'emballage. Un mode de réalisation du poste de chauffage 28 est représenté plus en détail en figure 4. Le poste de chauffage 28 comprend un bâti fixe 46 supportant une plaque chauffante horizontale 48, qui est fixe en position, et sous laquelle se trouve une autre plaque chauffante 50 horizontale, déplaçable en direction verticale vers et à l'opposé de la plaque supérieure 48 au moyen d'un vérin pneumatique 52. Les plaques 48 et 50 sont de forme rectangulaire et ont sensiblement la même dimension. Chaque plaque chauffante 48, 50 est formée d'une plaque d'aluminium, sur une face de laquelle sont montées des résistances électriques de chauffage agencées en modules indépendants juxtaposés et re- couvertes d'une plaque 54 de matière thermiquement isolante. Chaque ensemble plaque d'aluminium -résistance de chauffage - isolation thermique est relié par des pattes de fixation à une structure de support 56 formée de poutrelles métalliques entrecroisées. La structure de support 56 de la plaque chauffante supérieure 48 est montée fixement sur le bâti 46 du poste de chauffage. La structure de support 56 de la plaque inférieure chauffante 50 est guidée, dans son déplacement vertical, par quatre crémaillères verticales 58 fixées aux quatre coins de la structure de support 56 et qui engrènent avec des pignons 60 montés sur des arbres horizontaux 62 reliés entre eux par des trains d'engrenage, de telle sorte que les déplacements des crémaillères verticales 58 soient synchronisées et que la plaque chauffante inférieure 50 soit déplacée parallèlement à elle même. Selon les cas, les panneaux de matériau composite chauffés peuvent être placés directement entre les plaques chauffantes 48 et 50 qui sont alors revêtues, sur leurs faces en regard, d'une couche de matière antiadhérente (par exemple celle commercialisée sous la marque TEFLON). En variante, la bande transporteuse 30 qui alimente le poste de chauffage 28 peut être en tissu enduit de matière à propriétés antiadhérentes et passe à l'intérieur du four. Dans ce cas, le panneau de matériau composite à chauffer reste sur la bande transporteuse 30 pendant son passage dans le four. On peut également prévoir deux telles bandes transporteuses superposées, entre lesquelles est maintenu le panneau de matériau composite, depuis le poste de préparation du panneau jusqu'à la sortie du four. L'installation selon l'invention fonctionne de la façon suivante: Des panneaux de matériau composite sont préparés simultanément, de part et d'autre du poste de thermocompression 20. Les plaques, feuilles et films de matières premières amenés au poste 22 sont découpés aux formats voulus, au poste 24 et sont empilés les uns sur les autres, dans l'ordre voulu, au poste de préparation 26, les inserts métalliques ou plastiques 14 étant placés, si nécessaire entre deux épaisseurs de matière plastique alvéolaire destinées à former l'âme du panneau de matériau composite. Cet empilage de plaques, feuilles et/ou films découpés est transféré, par les moyens indiqués précédemment, au poste de chauffage 28, o il est serré entre les plaques de chauffage 48 et 50. L'agencement en modules indépendants des résistances électriques dont sont équipés ces plaques de chauffage permet une thermorégulation des plaques 48 à 50 en fonction du produit à obtenir. La durée et la température de chauffage sont fonction de l'épaisseur du panneaû composite et du type de matières le constituant. Les plaques chauffantes 48 et 50 sont serrées sur le panneau composite avec une pression relativement faible, permettant de maintenir un bon contact, d'une part entre les éléments constituants du panneau, d'autre part avec les plaques de chauffage. Le chauffage réalisé de cette façon permet, par une fusion pateuse superficielle des constituants, de les coller ensemble, de telle sorte que le produit sortant du poste de chauffage est un produit monobloc qui est aisément manipulable et dont les différents constituants ne peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres. Si l'utilisation de certaines matières le nécessite, un film de matière thermofu- sible peut être placé entre deux plaques ou feuilles superposées, pour faciliter leur collage. Le chauffage du panneau, réalisé selon l'invention, présente en outre l'avantage qu'il n'y a pas de retrait de l'un ou l'autre des éléments constitutifs du panneau. Celui-ci garde donc toutes ses possibilités d'allongement, ce qui permet des emboutis importants lors de la thermocompression. La course de la plaque chauffante inférieure est bien entendu déterminée préalablement en fonction du produit à obtenir. Des butées peuvent être en outre prévues pour éviter tout écrasement du panneau. Le panneau de matériau composite sortant du poste de chauffage 28 est ensuite amené au poste de thermocompression. Les plateaux de la presse constituant ce poste sont équipés de plaques ou de- matrices de formage, permettant de donner au panneau de matériau composite la géométrie finale du produit à réaliser. La thermocompression peut également comprendre une découpe périphérique du panneau composite, la chute restant attachée au produit final en quelques points. A la sortie de la presse, le produit est transféré, par le portique 38, à un poste d'usinage, par exemple de perçage et/ou de fixation d'accessoires, puis il est amené sur une table 36 d'o il est repris pour être transféré à un poste 40 de suppression des chutes. Le produit final peut ensuite être rangé sur une palette ou sur tout support approprié, au poste 42, puis gagne le poste d'emballage 44. Pour fixer les idées, on indiquera à titre d'exemple, que la durée de séjour d'un panneau composite dans le poste de chauffage 28 peut être de l'ordre de 4mn, la température des plaques chauffantes 48, 50 étant comprise entre 180 et 300 C en fonction des matières. Comme la durée de la thermocompression au poste 20 est beaucoup plus faible, ce poste peut être alimenté en alternance par deux ensembles symétriques de préparation et de chauffage de panneaux composites. En fonction de l'usinage suivant la thermocompression, le poste 20 peut alimen- ter un ou deux postes 34 d'usinage. Dans l'exemple représenté, les postes 40 de suppression des chutes, 42 de rangement sur palette et 44 d'emballage, forment deux ensembles symétriques par rapport à la table 36 suivant le poste d'usinage. De façon générale, l'invention permet d'obtenir un produit industriel fini de façon très rapide et avec un nombre d'opérations de fabrication très réduit. Le produit obtenu présente en outre des qualités de légèreté, d'isolation thermique et acoustique, de résistance mécanique et de finition que ne présentent pas les produits traditionnels concurrents. g REVENDICATIONS 1/ Procédé de fabrication d'un panneau en matériau composite, comprenant une âme en matière plastique et au moins un revêtement en une matière différente, le procédé consistant à découper aux formes voulues des plaques ou feuilles de ladite matière plastique et du revêtement, puis à les chauffer et à les assembler, caractérisé en ce que, avant chauffage, le panneau de matériau composite est constitué par empilage les unes sur les autres des différentes plaques ou feuilles (12,16,18) découpées de matière plastique et de revêtement, après quoi le panneau est transféré dans un four de chauffage (28) dans lequel il est maintenu serra entre deux plaques chauffantes (48,50) portées à une température telle qu'il se produit une fixation ou un collage, par fusion superficielle, entre les différentes plaques ou feuilles superposées du panneau, et que le panneau à la sortie du four forme un élément monobloc. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques chauffan- tes (48, 50) sont munies de résistances électriques de chauffage. 3/ Procédé selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que les feuilles ou plaques empilées (12, 16, 18) sont transférées au four de chauffage (28) par une ou deux bandes transporteuses (30) en matière à propriétés antiadhérentes. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les feuilles ou plaques empilées (12, 16, 18) amenées au four de chauffage (28) sont maintenues entre les bandes transporteuses (30) pendant le chauffage. / Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau est soumis, à la sortie du four,(28), à un formage par thermocompres- sion. 6/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des inserts (14) de renforcement et/ou de fixation sont placés entre deux plaques ou feuilles (12) de matière plastique lors de la constitution du panneau (10). 7/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'âme du panneau est en matière plastique alvéolaire, telle que du polvéthylène, du polyuréthane, du chlorure de polyvinyle. 8/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les matières de revêtement comprennent des feutres, des nappes de fibres non tissées, des tissus, des feuilles de matière plastique thermoformable. et/ou des feuilles de thermoplastique renforcé estampable. 9/ Installation de fabrication d'un panneau composite comprenant au moins une âme en matière plastique et un revêtement en une matière différente de celle de l'âme, caractérisée en ce qu'elle comprend un poste de chauffage (28) compre- nant deux plaques chauffantes (48, 50) sensiblement parallèles, des moyens (52) de déplacement relatif et de serrage de ces deux plaques l'une sur l'autre, et des moyens (30) de transfert pour amener entre ces plaques un empilage de plaques ou feuilles (12, 16, 18) de matière plastique ou de revêtement, formant le panneau composite (10). / Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque plaque chauffante (48, 50) comprend une plaque métallique, par exemple d'aluminium, sur une face de laquelle sont montées des résistances électriques de chauffage. 11/ Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les résistances : -- électriques sont agencées sur la plaque de chauffage en modules consécutifs indépendants. 12/ Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les moyens (30) de transfert comprennent une ou deux bandes transporteuses, par exemple en tissu enduit d'une matière à propriétés antiadhérentes9 sur laquelle les plaques ou feuilles empilées (12,16,18) du panneau sont maintenues pendant le chauffage. 13/ L'installation selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que le poste de chauffage (28) est suivi d'un poste de thermocompression (20) compre- nant une presse dont les plateaux sont équipés de matrices ou de plaques de formage, et des moyens pour transférer le panneau composite (10) entre les plateaux de la presse et pour l'en sortir après formage. 14/ Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que le poste de thermocompression (20) est disposé entre deux postes de chauffage (28) et est alimenté en alternance par ces deux postes. / Installation selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisée en ce qu'elle comprend, en amont du ou de chaque poste de chauffage (28), un poste (22) d'approvisionnement en plaques et/ou feuilles de matière plastique et de revête- ment, un poste (24) de découpe de ces plaques et/ou feuilles aux formats voulus, et un poste (26) de préparation du panneau (10) par empilage les unes sur les autres des diverses plaques et/ou feuilles découpées destinées à former le panneau composite. 16/ Installation selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend, en aval du poste de thermocompression, un poste (34) d'usinage et éventuellement oe montage d'accessoires, et des postes (42,44) de rangement et d'emballage. 17/ Panneau de matériau composite, caractérisé en ce qu'il est obtenu par exécution du procédé selon l'une des revendications 1 à 8 ou par mise en oeuvre de l'installation selon l'une des revendications 9 à 16.