Brevet FR2739803A1 — publié le 19970418

L'invention concerne un procédé de fabrication de structures sandwich à âme thermoplastique et plus particulièrement un procédé permettant de recouvrir par adhésion thermique et/ou mécanique et/ou chimique au moins une des faces supérieure ou inférieure d'une âme en thermoplastique à l'aide de peaux formant revêtement. Elle concerne également le dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Pour la réalisation de ce type de structure, l'âme du sandwich peut être en thermoplastique expansé ou faire appel à un nid d'abeilles thermoplastique. Les peaux formant revêtement peuvent être réalisées en toutes matières mais présentent la caractéristique d'être plus denses que l'aine en thermoplastique. Suivant le type d'application dévolu à la structure sandwich, les peaux peuvent être rigides ou non et dans le cas de thermoplastiques, chargées ou non. Divers procédés sont déjà utilisés pour réaliser de telles structures sandwich flammage, miroir, presse chauffante, rayonnement, extrusion confinée de thermoplastique... Certaines de ces techniques adaptées aux structures sandwich à âme thermoplastique en nid d'abeilles sont notamment décrites dans les brevets PCT WO 92/11121, WO 92/10362 et EP 400 599. Toutefois par ces techniques il s'avère difficile de concilier deux impératifs requis, à savoir d'une part le calibrage fin de l'aine de la structure sandwich pour obtenir, après le soudage des peaux, une structure sandwich d'épaisseur et de planeité voulue, et d'autre part la grande vitesse de mise en oeuvre nécessitée par la réduction des coûts de fabrication du produit fini. C'est ainsi que le brevet PCT WO 92/10362 privilègie la rapidité d'adhésion du revêtement sur l'âme thermoplastique, grâce à une machine venant coller en continu un revêtement doublé d'un film thermoplastique chauffé à la température de fusion, mais passe sous silence tout contrôle d'épaisseur de l'aine thermoplastique et de la structure sandwich obtenue. C'est ainsi à contrario que le brevet PCT WO 92/11121 décrit un mode de pressage à chaud qui privilégie les caractéristiques dimensionnelles du produit au détriment de la vitesse d'exécution, la fabrication étant discontinue de par le mouvement de chargement-déchargement requis par la presse à chaud. Le procédé suivant l'invention permet de surmonter ces différents inconvénients en permettant le calibrage fin en épaisseur et en planéité de l'aine de la structure sandwich lors du soudage simultané des peaux, la mise en oeuvre à grande vitesse et en continu des peaux venant revêtir l'âme thermoplastique, le terme continu englobant une alimentation par rouleaux ou par plaques disposées côte à côte, un minimum de déformations dues aux phénomènes de retrait, une très grande souplesse d'utilisation dans les changements de qualité (nature, épaisseur) des peaux de revêtement et notamment par la possibilité de mettre en oeuvre des peaux ne supportant pas la chaleur nécessaire à la fusion sur l'âme, Le maintien rigide et indéformable des peaux dès lors qu'elles ne sont pas obligatoirement chauffées. Ce procédé est caractérisé en ce que conjointement à l'adhésion des peaux de revêtement sur l'âme en matière thermoplastique ladite âme bénéficie d'un calibrage fin entre deux outils fortement chauffés, et de telle sorte que seules les parties supérieures et inférieures de l'âme soient chacunes fondues et lissées sur une hauteur variant de 1 à 5 mm, la partie centrale de l'âme restant sensiblement à température ambiante. Selon une particularité de l'invention, les outils chauffants sont portés à des températures très élevées (de l'ordre de 400 à 500"C) en relation avec la nature de l'âme thermoplastique choisie. Ces outils chauffants font appel à un matériau de faible émissivité thermique pour ne pas ramolir en profondeur l'âme mais seulement faire fondre superficiellement ses parties supérieures ou inférieures qui apporteront la chaleur nécessaire à l'accrochage des peaux. Selon encore une autre particularité de l'invention, les peaux de revêtement ou leur film d'accrochage peuvent éventuellement circuler au contact ou à proximité des outils chauffants afin de subir une fusion partielle favorisant le soudage du revêtement sur l'âme. Toutefois cette possibilité n'est requise qu'avec des peaux ou des films d'accrochage supportant la chaleur nécessaire à la fusion sur l'âme. Le dispositif suivant l'invention fait appel, de part et d'autre de l'âme thermoplastique à revêtir, de rouleaux d'entrainement disposés en amont du poste de calibrage-revetement, ainsi qu'à des rouleaux tracteurs disposés en aval dudit poste. Le poste de calibrage-revêtement comprend quant à lui de part et d'autre de l'âme thermoplastique, des outils chauffants réglables en contact direct avec cette âme dont ils viennent fondre et lisser les parties supérieures ou inférieures, ainsi que des tapis de calandrage refroidis entrainés par des rouleaux presseurs. La peau formant revêtement de l'âme thermoplastique ainsi qu'éventuellement son film d'accrochage est introduite à partir de cylindres de stockage disposés au dessus et en dessous du plan de l'âme, à l'intersection du tapis de calandrage et des parois fondues de l'âme. Comme indiqué précédemment cette introduction peut se faire ou non après fonte partielle du film d'accrochage ou de la peau contre les outils chauffants. La constance de la vitesse de défilement ainsi que le réglage précis des outils de chauffe combiné au calandrage assuré par le tapis refroidi, permet d'éviter le décollement des peaux de revêtement après le passage sous ou sur les rouleaux presseurs et autorise de ce fait la production à grande vitesse de structures sandwich parfaitement calibrées en épaisseur et en planeité. l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes d'exécution non limitatifs ainsi que des figures annexées parmi lesquelles LA FIGURE 1 : est un schéma de principe montrant la pose de revêtements subissant une fusion partielle préalablement à la mise en oeuvre. LA FIGURE 2 : présente une variante de la figure 1, les revêtements n'étant pas préalablement chauffés ou fondus. Comme représenté sur la figure 1, l'âme en nid d'abeilles thermoplastique, en polyprolylène dans le présent exemple, est entrainée par les rouleaux d'entrainement 2- 2' vers le poste de parachèvement dit poste de calibrage-revêtement. Elle y subit un calibrage fin lors du passage entre deux outils chauffants 3-3' dont la température est très élevée (de l'ordre de 400"C pour le polypropylène). Ces outils chauffants qui enserrent l'âme font appel à un matériau de faible émissivité thermique, pour ne pas la ramolir en profondeur mais seulement faire fondre superficiellement (de l'ordre de 2mm dans le présent exemple) ses parties supérieures et inférieures. L'écartement réglable entre les outils chauffants permet de déterminer avec présicion les épaisseurs de l'âme en nid d'abeilles qui seront fondues et lissées. Simultanément les peaux 4-4', en provenance des rouleaux 5-5', et qui sont entraînées par le tapis de calandrage 6-6', sont également soumises par frottement à un contact très bref avec les outils chauffants 3-3' composés d'un sabot 31-31' et d'un déflecteur de préchauffage 32-32'. L'âme et les peaux ainsi partiellement fusionnées sont immédiatement pressées entre elles à l'aide du tapis de calandrage 6-6' entraîné par des rouleaux presseurs 7-7' et 8-8' ainsi que par des barres d'appui 9-9'. Les rouleaux presseurs et les barres d'appui maintiennent le tapis de calandrage contre les matières à assembler et permettent le refroidissement rapide des matières précédemment en fusion. L'inertie est si faible qu'au sortir des tapis de calandrage 6-6', les soudures pratiquées entre l'âme et les peaux extérieures sont solidifiées. La fusion et le lissage des parties supérieures et inférieures de l'âme étant superficielle, aucune déformation notable n'apparait lors du refroidissement de la structure 10 obtenue. On constate sur la figure 1 que l'accrochage des peaux 4-4' sur l'âme 1 se fait de façon classique par soudure directe lorsqu'il existe une compatibilité entre la nature des peaux et de l'âme. On retrouve par exemple cette compatibilité dans le cas d'une âme en polypropylène lorsque les peaux sont également en polypropylène. Dans le cas contraire, il convient d'utiliser, et comme décrit dans l'art antérieur, un film thermoplastique d'accrochage qui après fusion constitue le liant entre les peaux et l'âme. La vitesse constante de défilement, de l'ordre de 1 à 10m/mn, Sm/mn dans le présent exemple, des éléments constituant la structure sandwich est assurée par l'action régulée des rouleaux d'entraînement 2-2' disposés en entrée de chaîne et des rouleaux tracteurs 11-11' disposés en sortie de chaine. Toutefois dans le cas d'utilisation d'une âme formée de panneaux mis bout à bout, il convient de veiller à ce que la rotation des rouleaux d'entrainement 2-2' soit plus rapide que celle des rouleaux tracteurs 11-11' de sorte à assurer une continuité de l'âme au niveau du poste de calibrage-revêtement. La structure sandwich (10) une fois obtenue passe en aval de la chaîne devant un poste de découpe à la volée (non représenté) permettant la mise aux dimensions souhaitées des produits. L'on a représenté sur la figure 2 une variante de la machine décrite précédemment et qui permet d'effectuer le thermocollage des peaux de revêtement dont la texture permet un accrochage mécanique directement sur l'âme fondue et sans passer contre les outils chauffants 3-3'. Parmi ces peaux de revêtement on peut citer les tissés ou non-tissés, les matériaux poreux ou tamis, les placages de bois, les feuilles plastiques de très faible masse ou à bas point de fusion, les matériaux composites Dans cet exemple, l'âme de la structure thermoplastique 1 est entraînée par les rouleaux 2-2' et calibrée finement par les outils chauffants 33'. Les peaux à thermosceller 44' issues des rouleaux 5-5', arrivent contre les tapis de calandrage 6-6' au niveau des rouleaux presseurs 7-7' sans toucher les outils chauffants et viennent s'incruster, sous la pression des tapis de calandrage, contre les parties superficiellement fondues de l'âme en assurant une adhésion ferme des peaux. La description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemples d'exécution de l'invention. Elle n'en limite nullement son domaine dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits part tout autre équivalent. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de structures sandwich comprenant une âme réalisée en matière thermoplastique notamment en nid d'abeilles polypropylène, recouverte sur au moins l'une de ses faces supérieure ou inférieure de peaux formant revêtement, caractérisé en ce que conjointement à l'adhésion des peaux 4-4' de revêtement sur l'âme 1 en matière thermoplastique, ladite âme bénéficie d'un calibrage fin entre deux outils 3-3' fortement chauffés et de telle sorte que seules les parties supérieures et inférieures de l'âme soient chaucunes fondues et lissées sur une hauteur variant de 1 à Smm, la partie centrale de l'âme restant sensiblement à température ambiante. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les outils chauffants 3-3' sont portés à des températures de l'ordre de 400 à 500"C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les peaux de revêtement 4-4' circulent au contact ou a proximité des outils chauffants 3-3' afin d'y subir une fusion partielle favorisant le soudage sur l'âme 1. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les peaux 4-4' issues des rouleaux 5-5' et leurs films éventuels d'accrochage sont mis en contact au niveau des tapis de calandrage 66' avec l'âme 1 fondue partiellement pour apporter la chaleur et assurer l'accrochage des peaux. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que les tapis de calandrage 6-6' sont refroidis. 6. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes et comprenant de part et d'autre d'une âme thermoplastique à revêtir, des rouleaux d'entraînement 2-2' disposés en amont d'un poste de calibrage-revêtement, des rouleaux tracteurs 11-11' disposés en aval dudit poste et des rouleaux de stockage 5-5' des peaux de revêtement, caractérisé en ce que le poste de calibrage-revêtement comprend de part et d'aure de l'âme thermoplastique 1 des outils chauffants réglables 3-3' venant l'enserrer et des tapis calandreurs 6-6' disposés immédiatement en aval desdits outils chauffants. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les outils chauffants sont composés d'un sabot 31-31' et d'un déflecteur éventuel de préchauffage 32-32', ces matériels faisant appel à un matériau de faible émissivité thermique. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les tapis de calandrage 6-6' refroidis sont entrainés par des rouleaux presseurs 7-7' et 8-8'. REVENDICATIONS 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le refroidissement du tapis de calandrage 6-6' est assuré par les rouleaux pressseurs 7-7' et 8-8' ainsi que les barres d'appui 9-9'. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la vitesse de défilement des matériaux à assembler, de l'ordre de 1 à I0m/mn, est assurée par l'action régulée des rouleaux d'entraînement 2-2' et tracteurs 11-11'. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vitesse des rouleaux d'entrainement 2-2' est légèrement supérieure à celle des rouleaux tracteurs 11-11'.