Brevet FR2721549A1 — publié le 19951229

Procédé et appareil de fixation par formage à chaud d'une feuille de stratifié sur un élément-support. La présente invention conceme un procédé de fixation par formage à chaud d'une feuille de stratifié sur un élément-support, telle qu'une pièce en bois aggloméré ou contre-plaqué, ainsi qu'un appareil de mise en oeuvre du procédé en vue de réaliser des pièces de forme prédéterminée telles que panneaux d'agencement décoratifs pour l'intérieur (stand d'exposition, doublure murale, ...) ou éléments de mobilier (table, bureau, armoire, ..), etc. On utilise couramment dans l'industrie d'ameublement des matériaux composés d'un support réalisé en bois contre-plaqué ou en aggloméré de particules de bois, le support étant protégé superficiellement par un revêtement imprégné de résine mélamine. Le revêtement de protection appelé également stratifié comporte une couche extérieure formée d'une feuille de papier décoratif imprégnée de résine mélamine. Ainsi, les éléments réalisés à l'aide de ce matériau offrent un aspect décoratif (imitation bois, marbre ou autres) dans une large gamme de variétés selon le choix des motifs décoratifs de la feuille de papier intégrée à la résine de protection. Etant donné que le stratifié est réalisé en matière plastique déformable thermiquement, on déforme le stratifié thermiquement en fonction de la forme du support et on effectue le collage entre le stratifié et le support. On a recours actuellement à trois techniques pour réaliser des pièces en ce matériau composé. La première méthode consiste à réaliser un support (pièce mâle) en aggloméré de particules de bois, en contre-plaqué ou autres à la forme définitive du produit. On réalise séparément une pièce femelle à partir d'une feuille de stratifié déformée thermiquement sous une forme qui épouse le plus possible la forme de la pièce mâle du support. On encolle ensuite les deux parties mâle et femelle pour les assembler, par exemple dans une presse sous vide. Cette technique nécessite une très grande précision sur la forme des pièces mâle et femelle, car l'imprécision risque de créer des espaces vides entre le stratifié et le support et provoque des cassures du stratifié en ses endroits de faible résistance mécanique lors de l'assemblage et de l'utilisation ultérieure. La seconde technique consiste à mettre plusieurs éléments plats de support à une certaine distance prédéterminée les uns des autres et à coller une feuille de stratifié à plat sur ces éléments de support à l'aide d'une presse à plat de grandes dimensions. On déforme ensuite l'objet ainsi réalisé grâce à la flexibilité à chaud de la feuille de stratifié entre les éléments plats de support afin d'obtenir une forme définitive de l'objet. On remplit les espaces créés à l'endroit des parties ainsi déformées, soit par adjonction d'éléments en bois usinés de forme prédéterminée, soit par injection d'une mousse expansée afin de conférer la résistance mécanique pour l'ensemble de l'objet. Une telle technique est longue à mettre en oeuvre à cause de ses nombreuses étapes nécessaires et nécessite une presse à plat.En Outre, le remplissage par injection de mousse expansée peut être insuffisant mécaniquement, notamment pour des pièces longues ou des petits rayons de courbure. La troisième technique consiste à réaliser des pièces postformées en continu. Le support préalablement usiné défile devant des têtes de machine. Une feuille de stratifié qui est déroulée à partir d'une bobine est chauffée par induction, puis encollée. On encolle en même temps le support. On déforme à chaud et en continu la feuille de stratifié et on plaque le stratifié déformé sur le support. Une telle technique n'est adaptée que pour réaliser des produits relativement standardisés, et nécessite un investissement lourd. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des techniques actuelles en proposant un procédé particulièrement simple et économique de fixation d'une feuille de stratifié sur un élément-support tout en conférant une résistance mécanique homogène pour l'objet réalisé qui peut présenter des formes variées. L'invention a également pour objet un appareil conçu pour la mise en oeuvre du procédé permettant de réaliser de façon simple, rapide et efficace, des objets revêtus d'une feuille de stratifié. L'invention a en outre pour objet une technique simple et efficace par laquelle le formage à chaud d'une feuille de stratifié est réalisé en une seule opération sur un seul appareil, sans nécessiter le besoin d'une presse à vide ou d'une presse à plat. Au cours de ses recherches personnelles, l'inventeur a découvert de façon surprenante une solution particulièrement simple au problème de fixation par collage d'une feuille de stratifié sur un élémentsupport. Cette solution consistait essentiellement à exercer un effort thermomécanique pour simultanément déformer et appliquer une feuille de stratifié préencollée sur un élément-support. Selon l'invention, il est proposé un procédé de fixation par formage à chaud d'une feuille de stratifié préencollée sur un élémentsupport, telle qu'une pièce en bois aggloméré ou contre-plaqué, consistant essentiellement à appliquer la feuille de stratifié préencollée sur la surface de l'élément-support à l'aide d'un rouleau presseur maintenu à une température prédéterminée. Dans un mode particulier, le procédé comprend les étapes suivantes : positionner et immobiliser l'élément-support sur un chariot; introduire la feuille de stratifié préencollée à travers un magasin, la face préencollée de la feuille de stratifié étant orientée face au support, et déplacer le chariot perpendiculairement au rouleau presseur qui roule sur l'élémentsupport en fixant par collage thermomécanique la feuille de stratifié sur l'élément-support. De préférence, le magasin pour la feuille de stratifié est rendu inclinable par rapport au chariot, par exemple par pivotement autour de l'axe du rouleau presseur pour permettre la fixation de la feuille de stratifié sur l'élément-support quelle que soit la configuration de ce dernier, tout en évitant ainsi le risque de cassure du stratifié. Pour rendre le procédé utilisable, il est nécessaire que la température et la pression du rouleau presseur permettent à la fois une bonne déformation de la feuille de stratifié et un bon collage de la feuille de stratifié qui est préencollée sur l'élément-support quel que soit la forme de ltélément-support. I1 est également nécessaire de régler la vitesse de déplacement du rouleau par rapport à l'élémentsupport en fonction des caractéristiques du rouleau presseur, de la colle à utiliser et de l'état de surface de ltélément-support. L'invention vise également à réaliser un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention à l'aide d'une mémorisation préalable des points caractéristiques de la forme de l'élément-support afin de réaliser le formage automatisé de la feuille de stratifié préencollée sur l'élément-support. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustré sur les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 illustre le principe de formage par collage thermomécanique d'une feuille de stratifié préencollée sur un élémentsupport selon l'invention; la figure 2 montre un élément-support d'une forme particulière qui va recevoir une feuille de stratifié selon l'invention; les figures 3a à 3d représentent schématiquement la fixation de la feuille de stratifié sur une partie de l'élément-support selon l'invention; la figure 4 est une vue en perspective de l'appareil de l'invention; la figure 5 illustre schématiquement le maintien de l'élémentsupport sur le chariot; et la figure 6 est un schéma de fonctionnement du rouleau presseur. Le principe à la base du procédé de l'invention peut être expliqué en se référant à la figure 1. Un élément-support 1 en aggloméré de particules de bois, contreplaqué ou autre, présente une surface la qui doit être revêtue d'une feuille de stratifié 2 posrformable d'une épaisseur de l'ordre du millimètre. Une face 2a de la feuille de stratifié 2 est préencollée d'une colle adaptée par exemple du type néoprène. Un rouleau presseur 3 de diamètre d'environ 40 à 50 mm roule sur la feuille de stratifié 2 en appliquant la face préencollée 2a contre la face la de l'élément-support 1. Le rouleau presseur 3 est porté à une température prédéterminée par l'expérience comprise entre 1500 et 2000 et exerce une pression mécanique uniforme d'une valeur comprise entre 3 et 6 bars sur la feuille de stratifié 2. La chaleur transmise par le rouleau presseur 3 à la feuille de stratifié 2 provoque un ramollissement partiel, local et temporaire de la feuille de stratifié 2. La pression exercée par le rouleau presseur 3 constitue l'effort de formage pour appliquer la feuille de stratifié 2 contre l'élément de support 1 tout en assurant un bon collage entre eux. L'action combinée et simultanée de la chaleur et de l'effort mécanique apportés par le rouleau presseur 3 assure la fixation de la feuille de stratifié 2 sur la surface la de l'élément-support 1. Pendant l'opération de formage, le rouleau presseur 3 roule sur la feuille de stratifié 2 qui est alimentée progressivement sous le rouleau presseur 3. Ainsi, le frottement entre le rouleau presseur 3 et la surface extérieure de la feuille de stratifié 2 est réduit au minimum afin de préserver au mieux l'aspect esthétique de la feuille de stratifié 2 et par voie de conséquence l'aspect esthétique de l'objet réalisé. La figure 2 représente une forme particulière de l'élément-support 1 dont la face extérieure la doit être revêtue d'une feuille de stratifié non représentée. La face la est repérée par les positions 3a à 3j du rouleau presseur qui sont les positions caractéristiques mémorisées dans l'appareil de formage illustré sur la figure 4. L'élément-support 1 présente le long du rouleau presseur la même section droite pour permettre le bon fonctionnement du rouleau presseur 3. Pour fixer une feuille de stratifié sur la face 1 a de l'élément-support 1, le rouleau presseur 3 passe successivement de la position 3a jusqu'à la position 3j. Les figures 3a à 3d montrent le formage de la feuille de stratifié 2 sur une partie de la face la de l'élément-support 1 où le rouleau presseur 3 passe de la position 3c à la position 3e comme indiqué sur la figure 2. Des vérins 4 agissent perpendiculairement sur le rouleau presseur 3 pour conférer l'effort de formage nécessaire pour la feuille de stratifié 2. Un magasin 5 guide la feuille de stratifié 2 pour permettre l'opération de formage par le rouleau presseur 3 de la façon indiquée dans la figure 1. A l'arrivée de la position représentée sur la figure 3b, le magasin 5 risque de buter contre l'élément de support 1. L'ensemble formé par les vérins 4 et le magasin 5 pivote alors progressivement d'un angle (par exemple 450) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour du rouleau presseur 3 pour continuer l'opération de formage jusqu'en position illustrée sur la figure 3c. A la position représentée sur la figure 3d, l'ensemble formé par les vérins 4 et le magasin 5 continue de pivoter d'un angle (450) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre de façon à ce que l'effort de formage soit appliqué perpendiculairement à la surface la.A la position en pointillés de la figure 3d, l'ensemble formé par les vérins 4 et le magasin 5 commence à pivoter dans le sens des aiguilles d'une montre progressivement autour de l'arête correspondante en arrondi de l'élément-support 1 jusqu'à ce que l'effort de formage soit de nouveau perpendiculaire à la surface la de l'élément-support 1 comme illustré sur la figure 3a. D'une manière générale, une feuille de stratifié peut être formée à un rayon de courbure qui peut descendre jusqu'à dix fois son épaisseur. Ainsi, lorsque l'épaisseur de la feuille de stratifié 2 est de 1 mm, le rayon de courbure des arrondis de l'élément-support 1 pour les positions 3b à 3i (figure 2) est de préférence supérieur à 10 mm, afin d'assurer une bonne fixation de la feuille de stratifié sur l'élémentsupport. On comprendra aisément, à partir des figures 3a à 3d, qu'il suffit de faire pivoter l'ensemble formé par les vérins 4 et le magasin 5 de manière appropriée autour du rouleau presseur 3 pour rendre possible le formage d'une feuille de stratifié 2 sur la surface la de l'élément-support 1 de la figure 2.Dans le cas de postformage concave, c'est-à-dire lorsque la surface la de l'élément-support présente des parties concaves, l'invention permet de réaliser le formage de la feuille de stratifié 2 sur les parties concaves de l'élément support qui présentent un rayon de courbure supérieur ou égal au rayon du rouleau presseur 3. L'invention permet de réaliser le postformage de la feuille de stratifié 2 sur des profils divers de l'élément support 1 (cas de la parabole, de l'hyperbole, de l'ellipse, du profil dit "aile d'avion", etc...). Pour obtenir le chauffage du rouleau presseur 3, il est possible d'avoir recours à un chauffage par exemple par huile circulant à l'intérieur du rouleau ou par résistance électrique disposée à l'intérieur du rouleau. La figure 4 montre un exemple de réalisation d'un appareil de formage pour la mise en oeuvre du procédé. L'appareil comprend une unité de travail proprement dite 6 et une unité de commande 7 de l'unité de travail 6. L'unité de travail 6 comprend un bâti fixe 8 pourvu de rails longitudinaux 9 sur lesquels coulisse un chariot 10. Le mouvement de déplacement longitudinal du chariot 10 sur les rails 9 du bâti 8 est régulé par deux vis sans fin 11 commandées par un moteur 12. Le rouleau presseur 3 avec ses vérins 4 et le magasin 5 associé pour la feuille de stratifié forment un ensemble déplaçable verticalement grâce à deux vis sans fin verticales 13 commandées par un second moteur 14. Le chariot 10 est équipé de plusieurs ventouses 15 sur sa surface supérieure en vue de positionner et d'immobiliser l'élément-support 1 (non représenté sur la figure 4). Le déplacement horizontal et longitudinal du chariot 10 combiné avec le déplacement vertical du rouleau presseur 3 et le pivotement des vérins 4 et du magasin 5 autour du rouleau presseur 3, permet le formage d'une feuille de stratifié 2 (non représenté sur la figure 4) sur l'élément-support 1 (voir figure 2) fixé au chariot 10 grâce aux ventouses 15. Pour réaliser un objet de la forme de la figure 2 à l'aide de l'appareil de formage de la figure 4, on positionne et immobilise l'élément-support 1 sur le chariot 10 à l'aide des ventouses 15, on introduit la feuille de stratifié 2 dans le magasin 5 qui sert de guide à la feuille, on mémorise les positions 3a à 3j caractéristiques de la forme de l'élément-support 1 dans l'unité de commande 7 et l'on déclenche le cycle de formage de l'unité de travail 6. n va de soi que de multiples capteurs sont utilisés (de position, d'angle, de température et de pression) pour assurer le bon fonctionnement de l'appareil. Dans la limite des écarts de positionnement autorisés de l'appareil (+ ou - 20 mm par exemple), on peut ne pas programmer la forme "goutte d'eau" couramment rencontrée sur la génératrice de la surface la de l'élément support 1. En effet, la course des vérins pneumatiques 4 par rapport à leur position moyenne permet d'assurer le posfformage de la feuille de stratifié 2 sur de tel profil avec un résultat satisfaisant, ce qui simplifie davantage le procédé de postformage. La figure 5 montre schématiquement l'immobilisation de l'élément-support 1 sur le chariot 10 à l'aide des ventouses 15. Les ventouses 15 sont réalisées en matériau élastique et sont reliées à un circuit pneumatique équipé d'une pompe à vide. Tout autre moyen de fixation de l'élément support 1 peut être également utilisé, tel que griffes d'extrémités ou autres. Ainsi, lorsque l'élément-support 1 est positionné de façon précise sur les ventouses 15 (et donc sur le chariot 10), on fait fonctionner la pompe à vide reliée aux ventouses 15 qui assurent alors l'immobilisation de l'élément-support 1 sur le chariot 10. Un avantage particulier des ventouses 15 est qu'elles permettent une fixation rapide et souple de l'élément-support 1. Les ventouses 15 assurent en outre un amortissement élastique au rouleau presseur 3, permettant ainsi d'appliquer un effort de formage régulier et sans àcoup. La figure 6 montre le principe d'application de l'effort de formage au rouleau presseur 3. Sept vérins pneumatiques 4 actionnables individuellement sont disposés le long du rouleau presseur pour exercer sur ce dernier par l'intermédiaire d'une structure de support 4a un effort de formage. En fonction de la longueur de la pièce à travailler, on choisit le nombre de vérins nécessaires pour adapter l'effort de formage du rouleau presseur à la pièce. La structure de support 4a du rouleau presseur 3 transmet l'effort global des vérins pneumatiques 4 aux deux extrémités du rouleau presseur 3. Pour que l'effort de formage soit aussi régulier et uniforme que possible sur toute la longueur du rouleau presseur 3, on utilise plusieurs galets presseurs 16 (au nombre de trois dans l'exemple illustré) en appui directement sur le rouleau presseur 3 en des points différents afin d'éviter le flambage du rouleau presseur 3 ou l'effort des vérins pneumatiques 4. L'ensemble des vérins pneumatiques 4 est pivotable avec la structure de support 4a autour du rouleau presseur 3 à l'aide d'un système de commande 17. REVENDICATIONS 1. Procédé de fixation par formage à chaud d'une feuille de stratifié (2) préencollée sur un élément-support (1), telle qu'une pièce en bois aggloméré ou contre-plaqué, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer la feuille de stratifié préencollée sur la surface (la) de l'élément-support à l'aide d'un rouleau presseur (3) maintenu à une température prédéterminée, le rouleau presseur assurant simultanément la déformation à chaud de la feuille de stratifié et sa fixation mécanique par collage sur l'élément-support. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on positionne et immobilise préalablement l'élément-support (1) sur un chariot (10), que l'on introduit la feuille de stratifié (2) préencollée à travers un magasin (5) avec la face préencollée (2a) de la feuille de stratifié orientée face à l'élément-support et, que l'on déplace le chariot perpendiculairement au rouleau presseur (3) qui roule sur la feuille de stratifié en exerçant un effort mécanique de formage à ladite température prédéterminée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression mécanique exercée par le rouleau presseur (3) est de l'ordre de 3 à 6 bars, et que la température du rouleau presseur est comprise entre 1500 et 200 . 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise des vérins (4) le long du rouleau presseur (3) en vue de conférer à ce dernier un effort de formage uniforme sur toute sa longueur. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le magasin (5) est rendu pivotable autour du rouleau presseur (3). 6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les vérins (4) sont rendus pivotables dans leur ensemble autour du rouleau presseur (3). 7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'on utilise des ventouses sur le chariot (10) pour l'immobilisation de l'élément-support (1). 8. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti fixe (8) sur lequel est monté de façon coulissante longitudinalement un chariot (10), un ensemble formé du rouleau presseur (3), de vérins pneumatiques (4) et d'un magasin (5) pour la feuille de stratifié (2) monté de façon coulissante verticalement par rapport au bâti et pivotante par rapport au rouleau presseur, et des moyens de chauffage du rouleau presseur. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le chariot (10) et le rouleau presseur (3) sont commandés par deux moteurs (12, 14) par l'intermédiaire des vis sans fin (11, 13). 10. Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de commande qui mémorise les positions caractéristiques (3a à 3j) de la forme de l'élément-support (1) et commande numériquement l'opération de formage de l'unité de travail (6).