Brevet FR2690869A1 — publié le 19931112

DESCRIPTION L'invention se rapportant au présent brevet met en oeuvre la réalisation d'objets par les techniques connues sous le nom de thermoformage, et faisant appel, dans leur principe, à l'application d'une feuille d'un matériau thermoplastique sur un moule, après ramollissement du matériau par une plaque chauffante. Suivant une disposition en trois plans superposés, on met ainsi en oeuvre un moule, une feuille thermoplastique et une plaque chauffante agissant sur la feuille par chaleur radiante. La feuille plastique étant préalablement ramollie est appliquée par aspiration sur le moule froid, et après refroidissement garde la forme du moule. Un tel procédé présente plusieurs inconvénients. - La chaleur nécessaire à la plaque chauffante est très impor tante, puisqu'elle n'est transmise que par radiation, et elle peut occasionner un phénomène de "bullage" dans le matériau thermoplastique, imposant une opération préalable d'étuvage qui constitue une opération coûteuse. - La feuille thermoplastique étant habituellement maintenue dans un cadre horizontal s'affaisse au moment du ramollissement, et s'allonge sous l'effet de la pesanteur, ce qui crée une dispersion d'épaisseur. - De plus, la distance entre les différentes parties de la feuille par rapport à la plaque chauffante n'est plus constante en fin de chauffage, ce qui a pour effet, là encore, de créer une dispersion d'épaisseur. Il est par ailleurs essentiel, pour éviter tout ramollissement parasite lors de l'application de la feuille thermoplastique sur le moule, que celui-ci reste froid pendant l'ensemble des opérations. Ce qui a conduit, dans certaines mises en oeuvre, à ne le mettre en présence de la plaque chauffante et de la feuille à thermoformer que pendant la phase finale d'application. I1 en résulte des dispositifs mobiles lourds et compliqués. On doit, enfin, observer que la technique de chauffagé par chaleur radiante entraîne l'existence d'une couche d'air entre la plaque chauffante et la feuille thermoplastique, constituant un isolant thermique, et conduisant à la nécessité d'une énergie thermique élevée, d'un temps de chauffage notable et donc d'un réglage précis de ce temps. Le dispositif de thermoformage faisant l'objet de la présente invention ne présente aucun de ces inconvénients. Dans son fondement, il fait appel à deux caractéristiques principales : D'une part, il fait appel à un mode de chauffage de la feuille thermoplastique par conduction, par contact direct entre cette feuille et une plaque chauffante, dont le réglage de température est ajusté entre les températures respectives de ramollissement et de fusion du matériau de la feuille. D'autre part, le dispositif met en oeuvre une structure en deux parties distinctes, l'une assurant le chauffage de la feuille, l'autre, comportant le moule, assurant l'application de cette feuille sur celui-ci. La localisation de ces deux parties en des endroits différents du dispositif réalise leur indépendance thermique respective, satisfaisant ainsi à la condition du moule froid dont on a montré plus haut l'importance. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de thermoformage d'une feuille de matériau à ramollissement thermique, par application sur un moule en forme de plaque, porteur de parties en relief, avec des moyens pour assurer ladite application, caractérisé en ce qu'il est composé de deux parties distinctes juxtaposées, - une première partie comportant une plaque de chauffage, assu rant par contact le ramollissement thermique de la feuille, - une deuxième partie comportant le moule, et qu'il comporte des moyens de transfert de la plaque de chauffage porteuse de ladite feuille, assurant, après l'étape de chauffage, le placement en vis-à-vis de la feuille et du moule, en vue d'assurer, après séparation, l'étape de moulage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après, en s'appuyant sur les figures annexées, où - La figure 1 représente, suivant une couche schématique, un dispositif de thermoformage suivant l'art connu - La figure 2 représente, suivant une coupe schématique, le dis positif de thermoformage suivant l'invention - La figure 3 représente une variante du dispositif de thermo formage suivant l'invention. La figure 1 représente, suivant une coupe schématique, un dispositif de thermoformage suivant l'art connu. Suivant une disposition en superposition verticale, il est constitué d'un cadre-support 1, portant une feuille thermoplastique 2, d'une plaque chauffante 3 munie de résistances électriques telles que 4, et d'un moule 5, placé à la partie inférieure du dispositif. Un encadrement fixe tel que 6 assure le positionnement et l'étanchéité en coopération avec le cadre-support l, et des tubes d'aspiration 7 assurant par dépression l'application de la feuille sur le moule. Ce dispositif connu fonctionne suivant le processus déjà décrit plus haut, avec les inconvénients déjà évoqués, à savoir couche d'air formant isolement thermique, énergie calorifique élevée produisant un bullage dans la feuille, déformation vers le bas de la feuille sous l'influence de la pesanteur, et moule soumis en permanence à un chauffage néfaste. La figure 2 représente, suivant une coupe schématique, le dispositif de thermoformage suivant l'invention. Il est constitué de deux parties distinctes juxtaposées. La première assure le chauffage de la feuille thermoplastique à former. Cette partie comporte une plaque chauffante 10, avec des résistances électriques telles que 11. La feuille thermoplastique 12 est au contact direct de la plaque 10, contre laquelle elle est maintenue, par aspiration, par des ajustages 13 reliés à des canalisations telles que 14. La deuxième partie du dispositif comporte principalement le moule (15),.et des cadres d'étanchéité (16) agissant par aspiration. Ce dispositif fonctionne de la façon suivante, selon deux étapes Lors de la première étape,la feuille thermoplastique 12 est portée par aspiration au contact de la plaque chauffante 10, où elle se ramollit selon un programme de température précis puisqu'il y a contact thermique direct, et non chauffage par rayonnement. Lors de la deuxième étape, la plaque chauffante 10 porteuse de la feuille 12, est déplacée horizontalement par mise en oeuvre d'un ensemble de rails de guidage 17 et d'un chariot à roulettes 18, dans le sens de la flêche 19, jusqu'à la verticale du moule 15. La feuille 12 est alors libérée par arrêt de l'aspiration en 14, et tombe instantanément sur le moule froid 15, dont elle épouse la forme, sous l'action de l'aspiration effectuée par les tubes débouchant en 20. I1 est avantageux de multiplier le nombre de ces tubes, et d'en répartir les orifices sur l'ensemble de la surface du moule. Cette disposition assure une fixation efficace de la feuille (12) après sa chute sur le moule, et évite tout risque de glissement de celle-ci, générateur de néfastes variations d'épaisseur. La plaque chauffante 10 assume ainsi également la fonction transfert de la feuille thermoplastique depuis la région de chauffage jusqu'à la région de moulage. Elle peut ainsi assumer également la fonction de prélèvement successif des feuilles thermoplastiques à approvisionner, telles que superposées en 21. La figure 3 représente une variante du dispositif de thermoformage de l'invention. Suivant cette variante, entre les deux étapes principales est ménagée une étape de chauffage intermédiaire, avec une plaque chauffante 30, munie de résistances telles que 31. Lors de cette étape la feuille thermoplastique 32, qui est chauffée sur une face par la plaque chauffante qui la porte 33, est chauffée sur son autre face par la plaque chauffante fixe 30. Cette variante assure une répartition avantageuse de la température dans la masse de la feuille, régulière, et ajustable par la durée de cette étape. On doit noter que le mode de chauffage de la plaque fixe 31, est décrit comme mettant en oeuvre des résistances chauffantes agissant par effet Joule. Cependant, doit être compris dans le domaine de l'invention tout autre moyen de chauffage équivalent, tel-qu'un ensemble de résistances agissant par rayonnement calorifique direct, ou l'application d'un fluide gazeux porté à la température désirée, tel que de l'air ou de l'azote. L'invention a été décrite dans le cas où le transfert comporte une seule étape intermédiaire, mais doit être comprise dans le domaine de l'invention toute pluralité d'étapes comportant des opérations thermiques suivant toute loi pré-établie. De même,la succession des étapes a été décrite suivant un mouvement en forme de translation linéaire ; mais doit être compris dans le domaine de l'invention toute autre forme de translation, en particulier circulaire, conduisant notamment à un dispositif à étapes connu sous le nom de carroussel. Par ailleurs, il est à remarquer que la caractéristique de l'invention suivant laquelle la feuille thermoplastique est au contact de la plaque chauffante permet un ajustement précis de la température de la feuille, par exemple entre le centre et les bords, par choix des valeurs et des positions des résistances dans la plaque chauffante, ainsi que de leur programme de mise en service. Enfin, doit être compris dans le domaine de l'invention, tout état de surface de la plaque chauffante de transfert, procurant à la feuille thermoplastique un état de surface correspondant, pour des buts notamment décoratifs. REVENDICATIONS R.l. Dispositif de thermoformage d'une feuille de matériau à ramollissement thermique (12),par application sur un moule (15) en forme de plaque, porteur de parties en relief avec des moyens (16) (20) pour assurer ladite application, caractérisé en ce qu'il est composé de deux parties distinctes juxtaposées, - une première partie comportant une plaque de chauffage (10), assurant par contact le ramollissement thermique de la feuille, - une deuxième partie comportant le moule (15), et qu'il comporte des moyens de transfert (17) (18) de la plaque de chauffage porteuse de ladite feuille, assurant, après l'étape de chauffage, le placement en vis-à-vis de la feuille et du moule, en vue d'assurer, après séparation, l'étape de moulage. R.2. Dispositif suivant la R.l., caractérisé en ce que ladite plaque de chauffage (10) assurant par contact le ramollissement thermique de la feuille, comporte une macro-structure de surface procurant tout motif prédéterminé. R.3. Dispositif suivant la R.1., caractérisé en ce que le transfert de la plaque de chauffage (10) porteuse de la feuille (12) comporte une étape intermédiaire entre les étapes de chauffage et de moulage, cette étape comportant le placement en vis-à-vis, par les moyens de transfert (17) (18) de ladite plaque avec une deuxième plaque chauffante fixe, la feuille (12) étant placée entre les deux plaques. R.4. Dispositif suivant la R.3. caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de plaques chauffantes fixes, de régimes thermiques en valeur et durée pré-déterminés. R.5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de transfert (17) (18) assurent un déplacement circulaire dans le plan horizontal. R.6. Dispositif suivant la R.5., caractérisé en ce que'lesdits moyens de transfert sont en forme générale de zone horizontale ou "carroussel". R.7. Dispositif de thermoformage selon la R.1., caractérisé en ce que les plaques chauffantes présentent plusieurs régions thermiques distinctes, à température librement ajustables. R.8. Dispositif de thermoformage selon la R.3., caractérisé en ce que ladite plaque chauffante fixe met en oeuvre des résis tances électriques à rayonnement calorifique direct. R.9. Dispositif de thermoformage selon la R.3., caractérisé en ce que ladite plaque chauffante fixe met en oeuvre un fluide calorifique gazeux.