Brevet FR2652032A1 — publié le 19910322

La présente invention concerne un procédé de fabrication par thermoformage d'une feuille en matière synthétique et des moyens pour sa mise en oeuvre. La technique bien connue du thermoformage consiste à chauffer une feuille en matière synthétique jusqu'à l'amener à une température proche de son point de fusion pour la ramollir, puis à l'appliquer contre un moule mâle ou femelle en lui faisant épouser la forme du moule. En général, la prise de forme de la feuille est réalisée par mise en dépression des empreintes du moule de manière à aspirer la feuille jusqu'à ce qu'elle soit au contact des parois du moule. Au cours de ce formage, la feuille subit des étirements qui entraînent un amincissement de son épaisseur aux bords des empreintes du moule. Il en résulte que l'épaisseur de la pièce formée n'est pas constante et peut varier dans des proportions importantes, jusqu'à descendre en dessous de l'épaisseur minimale requise. Pour remédier à cet inconvénient, on sait déformer une feuille non seulement par aspiration de l'air dans les parties creuses du moule, mais aussi en exerçant une surpression d'air sur la face de la feuille située du côté opposé au moule. Cette technique permet une meilleure répartition de la matière, mais des différences importantes d'épaisseur subsistent. On sait aussi utiliser des feuilles de plus forte épaisseur que nécessaire, pour avoir l'épaisseur minimale requise dans les zones d'étirement. Cette technique présente l'inconvénient d'alourdir les pièces, d'entraîner une surconsommation inutile de matière, ce qui en limite l'utilisation à des productions en petite série. il reste possible de renforcer, après formage, les zones d'étirement au moyen de renforts éventuellement eux-memes thermoformés puis soudés par ultrasons, rivés, vissés ou collés à la pièce. Ceci oblige à des opérations supplémentaires fastidieuses et coûteuses et n'est également envisageable que pour produire des pièces en petite série. La présente invention vise à remédier aux différents inconvénients précités en fournissant un procédé de thermoformage apte à produire une feuille qui, après thermoformage, conserve une épaisseur sensible ment constante, même dans les zones subissant un étirement du fait de leur déforrnation dus; aux bords des empreintes du moule. A cette fin, ce procédé de thermoformage, qui est du type précité, comprend la réalisation, sur au moins une des faces de la feuille, d'au moins une surépaisseur locale située aux endroits des zones de la feuille subissant un étirement du fait du thermoformage, et prévue de manière à compenser partiellement ou totalement la diminution d'épaisseur due à l'étirement précité, pour que la feuille, après thermoformage ait une épaisseur sensiblement constante. De préférence, les variations d'épaisseur de la feuille que l'on réalise sont très progressives afin d'éviter que des irrégularités dans sa déformation se produisent et soient visibles après le thermoformage. Suivant une possibilité, la ou les surépaisseurs locales sont réalisées à l'aide de la matière de la feuille elle-même. Suivant une autre possibilité, la ou les surépaisseurs locales peuvent être réalisées par apport de matière synthétique compatible avec la matière constituant la feuille. Suivant une première forme d'exécution, la ou les surépaisseurs locales sont réalisées par le passage de la feuille entre deux rouleaux d'axes parallèles, animés d'un mouvement de rotation en sens inverse, et exerçant une pression sur chacune des faces de la feuille, au moins l'un des deux rouleaux comprenant au moins un évidement sur sa paroi périphérique, correspondant à la forme de la ou des surépaisseurs à réaliser, le diamètre de l'un ou des deux rouleaux étant prévu pour que les surépaisseurs soient réalisées aux endroits corrects. Suivant une deuxième forme d'exécution, la ou les surépaisseurs sont réalisées par pressage de la feuille entre une matrice et un poinçon, dont l'un ou les deux comprennent au moins un évidement conformé pour réaliser, par fluage, la ou les surépaisseurs précitées aux endroits corrects de la feuille, sur au moins une de ses faces. Suivant une troisième forme d'exécution, la ou les surépaisseurs sont réalisées par projection ou pulvérisation, grâce à des moyens appropriés, de matière synthétique compatible avec la matière qui constitue la feuille. Avantageusement, dans cette troisième forme d'exécution, la projection ou la pulvérisation de matière est réalisée sous gaz neutre ou réducteur, tel que, par exemple, de l'azote ou de l'argon. Ainsi, il est possible d'obtenir une pulvérisation de gouttelettes en fusion à haute température, donc pouvant facilement se souder à la matière constituant la feuille, sans qu'il y ait de flamme qui pourrait entraîner la destruction de la matière projetée ou pulvérisée, ou la feuille elle-même. L'adhérence de la matière projetée sur la feuille en est très améliorée. Selon une autre possibilité, la feuille est chauffée superficiellement au cours d'un temps très bref, au moyen d'un dispositif approprié du type émettant une flamme ou incluant des tubes radiants. Ce dispositif est avantageusement lié aux moyens de projection et à leurs déplacements. De préférence, pour positionner la ou les surépaisseurs de manière correcte par rapport aux zones d'étirement que la feuille subit par son thermoformage sur un moule donné, on thermoforme une feuille témoin sur le moule afin de déterminer les zones subissant un étirement. Les moyens de mise en oeuvre du procédé de réalisation de la feuille selon l'invention comprennent des moyens de chauffage de la feuille, des moyens appropriés pour réaliser, sur au moins une des faces de la feuille, au moins une surépaisseur locale située aux endroits des zones de la feuille subissant un étirement du fait du thermoformage, des moyens pour réaliser le thermoformage de la feuille, et des moyens pour évacuer et permettre le refroidissement de la pièce thermoformée. De préférence, ces moyens de mise en oeuvre comprennent un carrousel qui prend en charge, grâce à des moyens appropriés, au moins une feuille, le carrousel faisant passer la ou les feuilles successivement devant les moyens de réalisation de la ou des surépaisseurs de chauffage, de thermoformage et de refroidissement et d'évacuation des pièces formées. Suivant une première possibilité, les moyens pour réaliser la ou les surépaisseurs locales sont constitués par deux rouleaux d'axes parallèles animés d'un mouvement de rotation en sens inverse, entre lesquels passe la feuille et qui exercent une pression sur chacune de ses faces, au moins l'un des deux rouleaux comprenant au moins un évidement sur sa paroi périphérique, correspondant à la forme de la ou des surépaisseurs à réaliser, le diamètre de l'un ou des deux rouleaux étant prévu pour que les surépaisseurs soient réalisées aux endroits corrects. Suivant une deuxième possibilité, les moyens pour réaliser la ou les surépaisseurs locales sont constitués par un poinçon et une matrice entre lesquels est pressée la feuille, la matrice et/ou le poinçon comprenant au moins un évidement correspondant à la forme de la ou des surépaisseurs à réaliser, positionnés aux endroits corrects. Suivant une troisième possibilité, les moyens pour réaliser la ou les surépaisseurs locales sont constitués par une buse de projection ou de pulvérisation alimentée en matière synthétique compatible avec la matière qui constitue la feuille qu'elle projette ou pulvérise sur celle-ci, la buse étant déplaçable en différentes zones de la feuille. Suivant une forme de réalisation préférée, la buse est déplaçable automatiquement et est pilotée par commande numérique. Avantageusement, la buse comprend un dispositif d'émission de gaz neutre, tel que de l'azote ou de l'argon, en direction du point de projection de la matière qui constitue la ou les surépaisseurs locales. Selon une autre solution, la buse comprend un dispositif de chauffage de la surface de la feuille du type émettant une flamme ou incluant des tubes radiants. De toute façon, l'invention sera bien comprise, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation des moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ainsi que de la feuille obtenue par ce procédé Figure 1 est une vue générale des moyens de mise en oeuvre de ce procédé Figures 2 à 4 sont des vues de trois formes de réalisation différentes d'un sous-ensemble de moyens représentés par la figure 1 ; et Figures 5 et 6 sont des vues en perspective de deux variantes de réalisation de la feuille obtenue par le procédé selon l'invention. La figure 1 représente de manière schématique et très simplifiée, des moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui comprennent un carrousel 1 qui prend en charge, grâce à des moyens appropriés 2 des feuilles 3 en matière synthétique, et qui est destiné à faire passer successivement les feuilles 3 devant des moyens 4 de réalisation sur au moins une des faces des feuilles 3 d'au moins une surépaisseur locale, des moyens 5 de chauffage des feuilles 3, et des moyens 6 de thermoformage des feuilles 3 et d'évacuation des pièces formées. La figure 2 représente une forme de réalisation des moyens 4 dans lesquels la ou les surépaisseurs 3a,3b et 3c de la feuille 3 sont réalisées par le passage de la feuille 3 préalablement chauffée entre deux rouleaux Sa et 8b d'axes parallèles, animés d'un mouvement de rotation en sens inverse et exerçant une pression sur chacune des faces de la feuille 3. Le rouleau Sa comprend deux évidements 9a,9c sur sa paroi périphérique correspondant respectivement à la forme des surépaisseurs 3a et 3c à réaliser, le rouleau 8b comprenant un évidement 9b correspondant à la surépaisseur 3b à réaliser. Le diamètre des deux rouleaux Sa et 8b est prévu de manière à ce que les surépaisseurs 3a,3b,3c soient réalisées aux endroits corrects de la feuille 3. La figure 3 représente une deuxième forme de réalisation des moyens 4, dans lesquels les surépaisseurs 10a,10b sont réalisées par pressage de la feuille 10, préalablement chauffée, entre une matrice 11 et un poinçon 12, qui comprend des évidements 13a,13b correspondant respectivement à la forme des surépaisseurs 10a,10b à réaliser. Le pressage de la feuille 10 réalise les surépaisseurs 10a,10b par fluage. La figure 4 représente une troisième forme de réalisation des moyens 4, dans lesquels les surépaisseurs 14a,14b sont réalisées par une buse 15 de projection, alimentée par un fil 16 en matière synthétique compatible avec la matière constituant la feuille 14. La buse 15 comprend un dispositif 17 d'avancement du fil 16 et de chauffage de celui-ci qui l'amène à sa température de fusion permettant sa projection. La buse 15, qui est déplaçable automatiquement et est pilotée par commande numérique, comprend un dispositif 26 d'émission de gaz neutre, tel que de l'azote ou de l'argon. Les figures 5 et 6 représentent des feuilles 18 et 19 sur lesquelles différentes surépaisseurs ont été fixées par soudage ou collage. Les surépaisseurs peuvent avoir la forme d'une grille 20, de plaques perforées 21 ou de fils ou cordons 22 selon les besoins. Les surépaisseurs peuvent également être rondes 23 ou rectangulaires 24, et être constituées si cela est nécessaire de plusieurs couches 23a,24a superposées ou 25 qui se chevauchent. REVENDICATK) NS 1 - Procédé de fabrication par thermoformage d'une feuille en matière synthétique, du type consistant à chauffer une feuille en matière synthétique jusqu'à l'amener à une température proche de son point de fusion pour la ramollir, puis à l'appliquer contre un moule mâle ou femelle en lui faisant épouser la forme du moule, caractérisé en ce qu'il comprend la réalisation, sur au moins une des faces de la feuille (3,10,14,18,19), d'au moins une surépaisseur (3a,3b,3c ; 10a,10b ; 14a,14b 20 à 25) locale située aux endroits des zones de la feuille (3,10,14,18,19) subissant un étirement du fait du thermoformage, et prévue de manière à compenser même partiellement la diminution d'épaisseur due à ltétire- ment précité, pour que la feuille (3,10,14,18,19), après thermoformage, ait une épaisseur sensiblement régulière. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les variations d'épaisseur de la feuille (3,10,14,18,19) que l'on réalise sont très progressives. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la ou les surépaisseurs locales (3a,3b,3c ; 10a,10b) sont réalisées à l'aide de la matière de la feuille (3,10) elle-même. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la ou les surépaisseurs locales (14a,14b ; 20 à 25) peuvent être réalisées par apport de matière synthétique compatible avec la matière constituant la feuille (14,18,19). 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou les surépaisseurs locales (3a,3b,3c) sont réalisées par le passage de la feuille (3) entre deux rouleaux (8a,8b) d'axes parallèles, animés d'un mouvement de rotation en sens inverse, et exerçant une pression sur chacune des faces de la feuille (3), au moins l'un des deux rouleaux (8a,8b) comprenant au moins un évidement (9a,9b,9c) sur sa paroi périphérique, correspondant à la forme de la ou des surépaisseurs à réaliser, le diamètre de l'un ou des deux rouleaux (8a,8b) étant prévu pour que les surépaisseurs (3a,3b,3c) soient réalisées aux endroits corrects. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou les surépaisseurs (10a,l 0b) sont réalisées par pressage de la feuille (10) entre une matrice (11) et un poinçon (12), dont l'un ou les deux comprennent au moins un évidement (13a,13b) conformé pour réaliser, par fluage, la ou les surépaisseurs (1 0a, 1 0b) précitées aux endroits corrects de la feuille (10), sur au moins l'une de ses faces. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1,2 ou 4, caractérisé en ce que la ou les surépaisseurs (14a,14b) sont réalisées par projection ou pulvérisation, grâce à des moyens appropriés (15), de matière synthétique (16) compatible avec la matière qui constitue la feuille (14). 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la projection ou pulvérisation est réalisée sous gaz neutre ou réducteur. 9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou les surépaisseurs locales sont réalisées après chauffage superficiel de la feuille. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, pour positionner la ou les surépaisseurs (3a,3b,3c ; 10a,10b 14a,14b; 20 à 25) de manière correcte par rapport aux zones d'étirement que la feuille (3,10,14,18,19) subit par son thermoformage sur un moule donné, on thermoforme une feuille témoin sur le moule afin de déterminer les zones subissant un étirement. Il - Moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens de chauffage (5) de la feuille (3,10,14,18,19), des moyens appropriés (4) pour réaliser, sur au moins une des faces de la feuille (3,10,14,18,19), au moins une surépaisseur (3a,3b,3c ; 10a,10b ; 14a,14b; 20 à 25) locale située aux endroits des zones de la feuille (3,10,14,18,19) subissant un étirement du fait du thermoformage, des moyens (6) pour réaliser le thermoformage de la feuille, et des moyens pour évacuer et permettre le refroidissement de la pièce thermoformée. 12 - Moyens selon la revendication 11, caractérisés en ce qu'ils comprennent un carrousel (1) qui prend en charge, grâce à des moyens appropriés, au moins une feuille (3,10,14,18,19), le carrousel (1) faisant passer la ou les feuilles (3,10,14,18,19) successivement devant les moyens (4) de réalisation de la ou des surépaisseurs, de chauffage (5), de thermoformage (6) et de refroidissement et d'évacuation des pièces formées. 13 - Moyens selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisés en ce que les moyens (4) pour réaliser la ou les surépaisseurs (3a,3b,3c) locales sont constitués par deux rouleaux (8a,8b) d'axes parallèles animés d'un mouvement de rotation en sens inverse, entre lesquels passe la feuille (3) et qui exercent une pression sur chacune de ses faces, au moins l'un des deux rouleaux (8a,8b) comprenant au moins un évidement (9a,9b,9c) sur sa paroi périphérique, correspondant à la forme de la ou des surépaisseurs (3a,3b,3c) à réaliser, le diamètre de l'un ou des deux rouleaux (8a,8b) étant prévu pour que les surépaisseurs (3a,3b,3c) soient réalisées aux endroits corrects. 14 - Moyens selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisés en ce que les moyens (4) pour réaliser la ou les surépaisseurs (10a,10b) locales sont constitués par un poinçon (12) et une matrice (11) entre lesquels est pressée la feuille (10), la matrice (11) et/ou le poinçon (12) comprenant au moins un évidement (13a,13b) correspondant à la forme de la ou des surépaisseurs (1 0a, lob) à réaliser, positionnés aux endroits corrects. 15 - Moyens selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisés en ce que les moyens (4) pour réaliser la ou les surépaisseurs (14a,14b) locales sont constitués par une buse (15) de projection ou de pulvérisation alimentée en matière synthétique (16) compatible avec la matière qui constitue la feuille (14) qu'elle projette ou pulvérise sur celle-ci, la buse (15) étant déplaçable en différentes zones de la feuille (14). 16 - Moyens selon la revendication 15, caractérisés en ce que la buse (15) est déplaçable automatiquement et est pilotée par commande num erique. 17 - Moyens selon les revendications 15 ou 16, caractérisés en ce que la buse (15) comprend un dispositif (26) d'émission de gaz neutre ou réducteur. 18 - Moyens selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisés en ce que la buse (15) comprend un dispositif de chauffage de la surface de la feuille du type émettant une flamme ou incluant des tubes radiants. 19 -Moyens selon la revendication 18, caractérisés en ce que le dispositif de chauffage est lié à la buse et/ou à ses déplacements.