Brevet FR2640545A1 — publié le 19900622

PROCEDE ET DISPOSITIF DE THERMOFORMAGE D'OBJETS CREUX PAR ETIRAGE-COMPRESSION La présente invention a pour objet un procédé de thermoformage d'objets creux, à partir d'une feuille de matière plastique à l'intérieur d'un moule, après réchauffage et pré-étirage de la feuille, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre du procédé. On sait qu'il existe deux méthodes principales de fabrication d'objets creux à partir de matières thermoplastiques. L'injection consiste en un moulage sous pression et donne de bons résultats. Malheureusement, il s'agit d'un procédé qui est coûteux. Aussi, le procédé le plus couramment utilisé, notamment dans la fabrication de corps creux tels que des récipients, est le thermoformage. Dans ce procédé, la feuille réchauffée à une température d'environ 750C devient plastique et habituellement, un pré-étirage est effectué dans la cavité d'un moule à l'aide d'un piston qui a pour but de former un alvéole. Puis, on procède à l'application d'air sous pression du côté intérieur à l'alvéole, alors que simultanément, on établit une dépression à l'intérieur du moule. Ainsi, par soufflage, la feuille prend sa conformation définitive. Si ce procédé permet des cadences de production élevées, il présente toutefois des inconvénients notables. Ceux-ci résultent notamment de ce que l'étirage de la feuille ne se fait pas de manière régulière, certaines parties de celle-ci, et notamment les bords de l'objet creux thermoformé, étant soumis à un étirage plus grand que le reste du récipient, ce qui se traduit par une épaisseur moindre, et par suite, par une fragilisation de certaines parties. On est ainsi conduit à utiliser plus de matière qu'il n'est théoriquement nécessaire. La présente invention a pour objet un procédé permettant d'obtenir un corps creux dont les parois soient d'épaisseur régulière. Le problème d'une régularité d'épaisseur des parois est bien connu des hommes de métier. Il a déjà été proposé notamment dans AU-A-460 849, non seulement d'effectuer à l'aide d'un piston un pré-étirage, mais encore de rendre ce piston extensible radialement. A cet effet, l'une des faces du piston vient porter contre l'un des cotés de la feuille thermoplastique, le récipient étant ensuite obtenu par soufflage d'air sous pression. Dans AU-220 445, est décrit un procédé permettant d'obtenir un récipient creux en pressant un piston extensible contre une feuille ramollie de polyéthylène, jusqu'à une profondeur déterminée du moule, cette opération étant suivie d'une expansion latérale du piston permettant la mise en position du polyéthylène, le piston étant alors rétracté et le thermoformage étant obtenu par la voie traditionnelle de soufflage. Dans US-A-3 920 640 et US-3 975 493 est décrit un outil extensible présentant une pluralité de lames qui vient au contact progressivement avec la feuille. Afin d'éviter les striures ou le marquage de l'objet creux, les lames sont entourées par un manchon élastique. Ce manchon peut être omis si le nombre de lames est de l'ordre de deux à trois cents. Bien entendu, ces lames s'ouvrent à la manière des pétales d'une fleur, sous l'influence de cames, et l'ensemble est mécaniquement compliqué. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients de la technique connue. Selon la présente invention, le procédé de thermoformage dans un moule d'une feuille de matière plastique par préchauffage de la feuille et pré-étirage, est caractérisé en ce que le pré-étirage est effectué à l'aide d'un piston déformable souple qui applique par pression les parois pré-étirées contre la surface interne du moule. Ainsi, ce procédé de fabrication que l'on peut qualifier d'étirage compression fait appel à une pression purement mécanique. Il en résulte un bien meilleur contrôle des opérations, les flux d'air sous pression étant toujours difficiles à contrôler exactement. Comme précédemment, l'air qui est contenu entre la feuille et la paroi interne du moule est chassé par des évents, le moule proprement dit pouvant être un moule classique. La présente invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus qui est caractérisé en ce que le piston est réalisé en une matière élastomère et présente, à sa partie inférieure, une semelle mobile montée coulissante. Lors de la descente du piston, la semelle mobile vient la première en contact avec la feuille thermoplastique et la pré-étire en formant un alvéole, comme dans la technique antérieure. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce que la semelle et la partie de la feuille entrarnée par celle-ci viennent au contact de la partie inférieure du moule. A ce moment, dans un premier temps, la semelle rentre à l'intérieur du piston, ce qui provoque l'extension radiale de la partie inférieure du piston, et cette extension amène la partie inférieure de la paroi latérale de l'alvéole en contact avec la partie inférieure du moule.Puis, le piston continuant sa course vers le bas, il se déforme de manière à venir épouser la forme intérieure du moule, et à appliquer la feuille contre les parois du moule. Le volume du piston est toujours supérieur au volume de la cavité du moule. Le formage étant ainsi terminé, le piston remonte et son élasticité provoque le retour à la géométrie initiale en chassant la semelle vers sa position inférieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent - les figures 1 à 4, les différentes phases du procédé selon l'invention - la figure 5, une vue en coupe d'un piston selon l'invention en position de repos, c'est-à-dire avant le pistonnage - la figure 6, une vue d'un piston tel que celui qui est représenté sur la figure 5, lors de la phase initiale du moulage proprement dit. Sur les figures, le piston est désigné d'une manière générale par la référence 1. Il se compose essentiellement d'un corps 2 de matière élastique et, par exemple, en caoutchouc au silicone. Bien entendu, la section du corps 2 dépend de la forme de la cavité 3 du moule 4. C'est ainsi par exemple, que pour une section tronconique du moule, le piston 1 pourra être cylindrique, et dans le cas d'une section en tronc de pyramide, le volume du piston sera parallélipipèdique. Le corps 2 inclût, à sa partie supérieure, une plaque de pression 5 reliée à une tige 6, elle-même en liaison mécanique avec un organe de pression tel qu'un vérin ou analogue. A la partie inférieure du corps 2 est montée, de manière coulissante, une semelle 7 qui peut être par exemple en une matière plastique rigide telle que du Téflon. La structure particulière du piston est représentée à une échelle agrandie sur la figure 5. Comme celà apparaît sur cette figure, la semelle 7 est reliée à la plaque de pression 5 par une tige 8 se terminant à sa partie inférieure par une tête 9 d'un diamètre supérieur à celui de la tige 8. Cette tête 9 peut coulisser à l'intérieur d'une cavité 10 formée à l'intérieur de la semelle 7. De préférence, la tige 8 est montée dans le corps 2 à l'intérieur d'un orifice 11 permettant l'échappement de l'air inclus la semelle 7 et la cavité 12 du corps 2 dans laquelle est mobile la semelle 7. La cavité 12 présente des parois latérales 13 inclinées, alors que le bord 14 de la semelle 7 est taillé en biseau de manière à ce que celle-ci forme une sorte de coin en pénétrant dans le corps 2 du piston. La figure 6 permet d'expliquer le mode opératoire du piston. Elle représente l'étape dans laquelle la feuille de matière thermoplastique 15 a été pré-étirée par le piston, jusqu'à ce que celui-ci descende complètement à l'intérieur de la cavité 3 du moule 4. A ce moment, la semelle 7 vient au contact du fond 16 du moule 4, et est poussée à l'intérieur de la cavité 12. Le mouvement du piston vers le bas est symbolisé par la flèche F1. En pénétrant à l'intérieur de la cavité 12, étant donné la forme des bords 14, les lèvres 13 de la cavité 12 s'écartent radialement selon la direction schématisée par les flèches F2. La tige 8 descend de manière à ce que sa tête 9 prenne une position basse dans la cavité 10, et l'écartement des bords 13 de la cavité 12 se traduit par l'application du film 15 contre la partie inférieure 17 de la paroi interne 3 du moule.On commence ainsi par un écartement de la base du piston, écartement qui se produit d'une manière continue. Il en résulte une régularité de l'épaisseur, la feuille 15 étant soumise à une pression mécanique constante appliquée progressivement sur les différentes parties de la feuille. C'est le contact de la semelle 7 avec le fond 16 du moule qui provoque l'écartement progressif de la base du piston. L'air contenu initialement entre la feuille 15 et la cavité 3 du moule est chassé par les évents 18 du moule 4. Le moule peut être par exemple un moule classique utilisé dans le thermoformage connu. Les différentes étapes du procédé selon l'invention sont représentées sur les figures 1 à 4. Sur la figure 1, la feuille thermoplastique 15 est, après chauffage, disposée au-dessus de la cavité 3 de moulage. L'ensemble est surplombé par le piston 1. A partir de cette position, le piston 1 se déplace vers le fond 16 du moule, comme symbolisé par la flèche F1. Au cours de cette descente, comme représenté sur la figure 2, il réalise un pré-étirage de la feuille plastique 15. La semelle 7 arrive alors en contact avec le fond 16 du moule. La pression exercée sur le piston se poursuivant, la semelle 7 pénètre à l'intérieur de la cavité 12 du corps 2 et écarte les bords inférieurs de celui-ci, comme celà apparaît sur les figures 3 et 6. Le mouvement de pression se continuant, le noyau d'élastomère 2 se déforme (figure 4), et applique la feuille 15 contre la paroi interne 3 du moule. Le piston est alors éloigné du fond 16 de la cavité et il reprend, au cours de ce mouvement de rétraction, symbolisé par la flèche F sur la figure 4, son volume d'origine, ce qui se traduit notamment par l'éjection partielle de la semelle 7 hors de la cavité 12. Bien entendu, cette éjection est limitée par le contact de la tête 9 avec la paroi supérieure de la cavité 10. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de thermoformage dans un moule d'une feuille de matière plastique par réchauffage de la feuille et pré-étirage de celle-ci, caractérisé en ce que le pré-étirage est effectué à l'aide d'un piston déformable (1) qui applique, par déformation, les parois pré-étirées contre la surface interne du moule (4), du bas vers le haut, en leur appliquant une déformation progressive. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (1) est réalisé en une matière élastomère (2), une semelle mobile (7) étant montée coulissante dans une cavité (12) formée à la partie inférieure du corps (2) du piston (1). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parois (13) de la cavité (12) sont inclinées par rapport à la verticale. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les bords (4) de la semelle sont taillés en biseau. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le volume du matériau élastomère (2) est supérieur au volume de la cavité (3) du moule (4). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la semelle (7) présente une cavité (10) à l'intérieur de laquelle est montée la tête (9) d'une tige (8) solidaire d'une plaque de pression (5), reliée à un organe de pression par une tige de pression (6).