Brevet FR2728194A1 — publié le 19960621

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA REALISATION DE PIECES EN MATIERE PLASTIQUE MOUISES ET DECOREES EN TROIS DIMENSIONS, ET PRODUITS AINSI OBTENUS La présente invention a pour objet la réalisation de produits à base de pièces en matière plastique moulées dont la surface extérieure comporte un décor. Diverses techniques connues peuvent être utilisées pour décorer des objets en volume. On peut par exemple contrecoller un film souple luimême predécoré. On peut imprimer les parties à décorer au moyen de techniques d'impression telles que la sérigraphie ou la tampographie. Ces techniques sont utilisables lorsque les surfaces à décorer sont planes. Mais la difficulté survient lorsque les surfaces à décorer sont irrégulières ou non planes. Le document WO-A-9221521 décrit un procédé d'impression de matières polymériques par sublimation à chaud et à sec de colorants à partir d'un papier transfert. On décore tout d'abord la feuille polymérique, et on effectue ensuite une transformation de forme de ladite feuille, par thermoformage ou estampage, pour lui donner une forme en volume. Un tel procédé, applicable pour réaliser des objets d'épaisseur sensiblement constante tels que des gobelets ou assiettes, n'est cependant pas utilisable pour la réalisation de pièces destinées à être assemblées à d'autres pièces pour former un produit fini plus complexe, surtout lorsque ledit produit doit supporter des contraintes mécaniques importantes. Le problème proposé par l'invention est de réaliser en une seule fois une pièce en matière plastique moulée et décorée pouvant remplir des fonctions mécaniques de tenue de contraintes mécaniques et/ou d'assemblage à d'autres pièces, tout en présentant un coût de production réduit. La difficulté est de donner à la fois à la pièce une face extérieure visible généralement régulière et présentant un décor de qualité acceptable, et une face intérieure de forme généralement complexe, avec des rainures et nervures de rigidification, avec des moyens d'encliquetage ou d'assemblage. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, un procédé de réalisation de pièces en matière plastique moulées et décorées en trois dimensions selon l'invention comprend les étapes suivantes a) prévoir une plaque mince en une ou plusieurs matières thermoplastiques, comportant une face de décor en un matériau susceptible d'être décoré par sublimation et une face de liaison en un matériau susceptible de se souder avec un second matériau thermoplastique en fusion lors d'une opération de surmoulage ultérieure b) décorer ladite face de décor par sublimation à chaud de colorants à partir d'un support d'encres sublimables c) former ensuite par thermoformage ladite plaque mince décorée, pour lui donner sensiblement la forme définitive externe de la pièce d) découper en tout ou partie le contour de ladite plaque mince décorée et formée e) surmouler ladite face de liaison de plaque mince décorée et formée, par injection du second matériau thermoplastique en fusion dans un moule contenant ladite plaque mince avec ladite face de liaison tournée vers l'intérieur du moule. Selon un premier mode de réalisation, la ou les matières thermoplastiques formant la plaque mince sont opaques, et la face de décor est opposée à la face de liaison. Selon un second mode de réalisation, la ou les matières thermoplastiques formant la plaque mince sont transparentes. Dans ce cas, le décor par sublimation peut être réalisé soit sur la face de liaison, soit sur la face opposée à la face de liaison. Toutefois, les risques de dégradation du décor lors de l'étape de surmoulage sont plus grands lorsque le décor est réalisé sur la face de liaison. Un moule pour la réalisation de telles pièces en matière plastique moulées peut comprendre - une première demi-coque comportant une face de moulage conformée pour porter contre la face externe de la feuille mince décorée et formée, - une seconde demi-coque s'adaptant sur la première demi-coque selon un plan de joint périphérique et comportant une surface de moulage, des moyens d'injection de second matériau thermoplastique et des moyens d'éjection de la pièce moulée. L'invention permet la réalisation d'un produit comprenant au moins une pièce en matière plastique moulée et décorée en trois dimensions, ladite pièce comportant - une couche extérieure d'épaisseur généralement constante, avec un décor en masse formé de colorants sublimés, - une couche intérieure en un matériau différent moulé. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 illustre, en coupe, une structure possible de plaque mince en matières thermoplastiques pour la réalisation d'une pièce selon la présente invention - la figure 2 illustre la première étape du procédé de 1' invention - la figure 3 illustre la seconde étape de décor d'une plaque mince par sublimation - la figure 4 illustre la troisième étape de formage de la plaque mince décorée - la figure 5 illustre la quatrième étape de découpe du contour de la plaque mince décorée et formée - la figure 6 illustre, en coupe, la sixième étape de surmoulage dans un moule - la figure 7 illustre, en coupe, une structure de pièce ainsi obtenue selon l'invention ; et - la figure 8 représente la pièce de la figure 7 en vue de face. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 2 à 6, le procédé selon l'invention comprend une succession d'étapes permettant de réaliser une pièce en matière moulée et décorée en trois dimensions. Sur la figure 2, on prévoit une plaque mince 1 constituée d'une ou plusieurs matières thermoplastiques, comportant une face de décor 2 en un matériau susceptible d'être décoré par sublimation, et une face de liaison 3 opposée en un matériau susceptible de se souder avec un second matériau thermoplastique en fusion lors d'une opération ultérieure de surmoulage. Par exemple, comme illustré sur la figure 1, la plaque mince 1 est formée à partir d'un film bicouche ayant une couche 4 à base de polycarbonate constituant la face extérieure de décor 2, et une couche 5 à base notamment d'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) constituant la face de liaison 3. En fonction de la nature du matériau de surmoulage, d'autres structures de plaque mince 1 peuvent être utilisées. Sur la figure 3, on décore la face de décor 2 de la plaque mince 1 par sublimation à chaud de colorants à partir d'un support 6 portant des encres sublimables. Cette opération de sublimation peut être effectuée alors que la plaque mince 1 est plane, facilitant ainsi les opérations. Toutefois, les motifs d'encres sublimables portés par le support 6, que l'on imprime par sublimation à chaud sur la plaque mince 1 doivent être préalablement déformés selon une déformation inverse de celle qu'ils subiront ensuite lorsque la plaque mince 1 sera modifiée pour lui donner la forme définitive de la pièce à réaliser. Cette déformation inverse peut être calculée par tout procédé connu, par exemple celui décrit dans le document WO-A-9221521. Sur la figure 4, on forme ensuite par thermoformage ladite plaque mince 1 décorée, pour lui donner sensiblement la forme définitive externe de la pièce à réaliser. Par thermoformage, la partie centrale 7 présente la forme désirée, par exemple celle d'un parallélépipède à arêtes arrondies, et se raccorde à un rebord 8. Sur la figure 5, on découpe ensuite en tout ou partie le contour de ladite plaque mince 1 décorée et formée, pour ôter le rebord 8 et ne conserver que la partie centrale 7. Cette partie centrale 7 comporte le décor 9 sur sa face de décor 2. Dans le mode de réalisation représenté, la face de décor 2 est opposée à la face de liaison 3. On peut toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, prévoir des modes de réalisation dans lesquels la face de décor 2 et la face de liaison 3 sont constituées par une seule et même face de la plaque mince 1. Sur la figure 6, on insère la partie centrale 7 de plaque mince dans un moule 10 d'injection, et l'on vient surmouler la face de liaison 3 de plaque mince décorée et formée, par injection du second matériau thermoplastique en fusion, ladite face de liaison 3 étant tournée vers l'intérieur du moule 10. Selon le mode de réalisation illustré sur cette figure 6, un noyau 11 est prévu dans le moule 10 pour se plaquer contre une zone appropriée 12 de face de liaison 3 et réaliser ainsi une fenêtre transparente dépourvue de second matériau thermoplastique surmoulé. On a représenté, sur les figures 7 et 8, la pièce 13 ainsi obtenue : cette pièce 13 comprend une couche extérieure 14 d'épaisseur généralement constante, constituée par la partie centrale 7 de plaque mince 1 qui a été surmoulée. La couche extérieure 14 comprend un décor en masse formé de colorants sublimés, visibles sur la face extérieure 15 de la pièce 13. La pièce 13 comprend en outre une couche intérieure 16 constituée du second matériau thermoplastique moulé, soudée à la couche extérieure 14 selon l'interface 17. La couche intérieure 16 présente une face intérieure 18 de forme pouvant être complexe, par exemple comportant des nervures de rigidification 19, et/ou des moyens d'assemblage ou d'encliquetage tels que des crochets ou trous de vissage 20. Dans le mode de réalisation représenté, la pièce 13 comporte également une fenêtre 21, obturée par la couche extérieure 14, et dépourvue de couche intérieure 9. Lorsque la couche extérieure 14 est sensiblement transparente, la fenêtre 21 permet le passage de la lumière entre la face extérieure et la face intérieure de la pièce 13. Comme illustré sur la figure 6, le moule 10 permettant la réalisation de la pièce 13 comprend une première demi-coque 22 comportant une face de moulage 23 conformée pour porter contre la face externe 2 de partie centrale 7 de feuille mince décorée et formée 1. Une seconde demicoque 24 s'adapte sur la première demi-coque 22 selon un plan de joint périphérique 25, et comporte une surface de moulage 26, des moyens 27 d'injection de second matériau thermoplastique dans l'espace compris entre les faces de moulage 23 et 26, et des moyens d'éjection de la pièce moulée tels que les éjecteurs 28 et 29 illustrés par des tiges coulissant dans des passages correspondants de la seconde demi-coque 24. On notera qu'une pièce réalisée dans ce moule 10 comportera, sur sa face intérieure 18, à la fois des traces d'injection et des traces d'éjection. Comme illustré sur la figure 6, on peut voir que, pendant l'opération de surmoulage par injection, la partie centrale 7 de plaque mince décorée et formée 1 est tenue en appui contre la première demi-coque 22 de moule 10 par la seconde demi-coque 24 de moule 10 venant en appui contre la tranche périphérique 30 de ladite plaque mince 1 dans le plan de joint 25. On pourra également prévoir de tenir la partie centrale 7 de plaque mince décorée et formée 1 en appui contre la première demi-coque 22 par des moyens d'aspiration tels que les canaux d'aspiration 31 et 32 ménagés dans la première demi-coque 22, débouchant sur la face de moulage 23 et raccordés à une source d'aspiration. L'intérêt de l'invention est ainsi de pouvoir réaliser des pièces 13 présentant à la fois un décor de bonne qualité visible sur la face extérieure 15 une faible épaisseur et donc un faible volume de matière, ainsi que des propriétés mécaniques acceptables par la présence de nervures 19 et/ou autres moyens d'assemblage tels qu'un trou de vissage 20 ou un ergot d'encliquetage 33. On peut en outre prévoir des fenêtres transparentes 21, permettant par exemple de rendre visibles de l'extérieur des éléments d'affichage internes dans le produit. Le fait de prévoir le décor 9 sur la face extérieure de décor 2 de la pièce permet de protéger le décor, lors de l'opération de surmoulage, contre la chaleur dégagée par le second matériau thermoplastique en fusion formant la couche intérieure 16. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. RGVENDICATIONS 1 - Procédé pour la réalisation de pièces (13) en matière plastique moulées et décorées en trois dimensions, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes a) prévoir une plaque mince (1) en une ou plusieurs matières thermoplastiques, comportant une face de décor (2) en un matériau susceptible d'être décoré par sublimation et une face de liaison (3) en un matériau susceptible de se souder avec un second matériau thermoplastique en fusion lors d'une opération de surmoulage ultérieure b) décorer ladite face de décor (2) par sublimation à chaud de colorants à partir d'un support d'encres sublimables (6) c) former ensuite par thermoformage ladite plaque mince décorée (1), pour lui donner sensiblement la forme définitive externe de la pièce (13) ;; d) découper si nécessaire en tout ou partie le contour (8) de ladite plaque mince décorée et formée (1) e) surmouler ensuite ladite face de liaison (3) de plaque mince décorée et formée (1), par injection du second matériau thermoplastique en fusion dans un moule (10) contenant ladite plaque mince (1) avec ladite face de liaison (3) tournée vers l'intérieur du moule (10). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les matières thermoplastiques formant la plaque mince (1) sont opaques, et la face de décor (2) est opposée à la face de liaison (3). 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les matières thermoplastiques formant la plaque mince (1) sont transparentes. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un noyau (11) est prévu dans le moule (10) pour se plaquer contre une zone appropriée (12) de face de liaison (3) et réaliser ainsi une fenêtre transparente (21) dépourvue de second matériau thermoplastique surmoulé. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la plaque mince (1) est formée à partir d'un film bicouche ayant une couche (4) à base de polycarbonate constituant la face extérieure de décor (2) et une couche (5) à base notamment d'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) constituant la face de liaison (3). 6 - Procédé selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pendant l'opération de surmoulage par injection, la plaque mince décorée et formée (1) est tenue en appui contre une première demi-coque (22) de moule (10) par la seconde demi-coque (24) de moule (10) venant en appui contre la tranche périphérique (30) de ladite plaque mince (1) dans le plan de joint (25). 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaque mince décorée et formée (1) est tenue en outre en appui contre la première demi-coque (22) par des moyens d'aspiration (31, 32). 8 - Moule pour la réalisation de pièces en matière plastique moulées par un procédé selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend - une première demi-coque (22) comportant une face de moulage (23) conformée pour porter contre la face externe (2) de la feuille mince décorée et formée (1), - une seconde demi-coque (24) s'adaptant sur la première demi-coque (22) selon un plan de joint périphérique (25) et comportant une surface de moulage (26), des moyens d'injection (27) de second matériau thermoplastique et des moyens d'éjection (28, 29) de la pièce moulée. 9 - Produit comprenant au moins une pièce (13) en matière plastique moulée et décorée en trois dimensions, caractérisé en ce que ladite pièce (13) comporte - une couche extérieure (14) d'épaisseur généralement constante, avec un décor (9) en masse formé de colorants sublimés, - une couche intérieure (16) en un matériau différent moulé. 10 - Produit selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite pièce (13) porte, sur sa face intérieure (18), des traces d'injection et d'éjection. 11 - Produit selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite pièce (13) comprend une fenêtre (21) obturée par ladite couche extérieure (14) et dépourvue de couche intérieure (16).