Brevet FR2783194A1 — publié le 20000317

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé de thermoformage d'un film souple mince. Plus particulièrement, la présente invention est orientée vers le thermoformage d'un film en utilisant l'application de vides en séquence afin d'éviter des poches d'air piégées qui produisent des défauts de surface dans le film. On sait fabriquer un film thermoformé en utilisant un mandrin de formage et un châssis articulé. La demande de brevet britannique N GB 2 187 132 enseigne le drapage d'une feuille plate sur un moule comportant une face et deux côtés, et ensuite la manipulation d'un châssis afin de draper la feuille le long des côtés du moule. Le châssis peut être manipulé avant ou après la mise en contact de la feuille avec le moule. Un vide est appliqué au film à travers des ouvertures dans les surfaces du moule afin d'amener la feuille à épouser la forme du moule. Le vide est appliqué simultanément à la fois sur la face et les côtés du moule. Lorsque le film se place de façon hermétique autour du moule, le vide amène le film à être aspiré contre le moule et à épouser la forme de la surface du moule. Le vide fixe le film en place et empêche un étirage supplémentaire. L'application précoce d'un vide avant que le film puisse être complètement étiré autour du moule amène le film à adhérer à la surface du moule avant qu'il puisse être étiré sur les côtés du moule. Ceci amène des petites poches d'air à être piégées entre le film et le moule dans des zones qui sont dépourvues d'ouvertures de vide. Ces poches d'air amènent le film à présenter un aspect de surface irrégulier. Le brevet des Etats-Unis N 4 975 236 a identifié le problème des défauts de surface et les a expliqués comme étant des "lignes de fluage à froid". Les lignes de fluage à froid, mieux nommées comme étant des lignes de refroidissement, apparaissent lorsque le film pliable chaud vient en contact avec la surface plus froide du moule. Une partie du film se refroidit, et adhère à la surface du moule. Lorsque la partie restant du film vient en contact avec le moule, des lignes se forment entre la partie refroidie et la partie restante (lignes de refroidissement). L'application précoce du vide intensifie ce problème. Les parties du film qui ne sont pas en contact avec la surface du moule continuent de s'étirer et de devenir plus minces et amènent le film à présenter un aspect de surface irrégulière car les zones qui viennent en contact avec le moule en premier sont plus épaisses que les zones qui viennent en contact avec le moule ultérieurement. Le brevet 4 975 236 a tenté de surmonter ces lignes de refroidissement en manipulant le châssis qui maintient le film indépendamment du déplacement du moule. Ceci a permis que le film soit "préformé" afin d'épouser la forme du moule avant la mise en contact du moule et du film. Dans le mode de réalisation décrit, le moule est en forme de U. Les côtés du châssis maintenant le film sont déplacés vers le haut afin de définir une forme en U qui amène le film à épouser la forme du moule. Après que le film a été préformé, il est mis en contact avec le moule, et un vide est appliqué entre le moule et le film afin d'amener le film à épouser la forme du moule. Comme le film vient en contact à la fois avec la face et les côtés du moule de façon pratiquement simultanée, des parties du film adhéreront à la région la plus externe de la surface du moule. Un vide n'est appliqué qu'après que le film soit venu en contact avec le moule (colonne 4, lignes 45 à 48). Ceci a permis que le film s'étire sur le moule, mais cela n'a pas éliminé les poches d'air piégées. Il n'a pas non plus permis qu'une partie du film soit fixée en position tandis que le reste du film est étiré sur le moule. A la fois la demande britannique et le brevet 4 975 236 sont orientés vers la fabrication de pièces relativement épaisses grâce à un préformage du film avant qu'il vienne en contact avec le moule. Ce préformage ne réduit pas les effets de lignes de refroidissement. La demande britannique est orientée vers la fabrication de revêtements intérieurs de réfrigérateur et le brevet 4 975 236 est orienté vers la fabrication d'un toit de camion. Ces films sont en général d'une épaisseur supérieure à 3,0 mm, et sont moins susceptibles de présenter des lignes de refroidissement et des poches d'air piégées. Des films plus épais présentent une déperdition de chaleur inférieure, et se refroidissent de ce fait plus lentement que les films minces. Les films minces se refroidissent beaucoup plus rapidement lorsqu'ils viennent en contact avec la paroi du moule. Ce refroidissement rapide produit des lignes de refroidissement plus prononcées. Des films plus épais présentent une faible différence en pourcentage entre les zones plus épaisses et plus minces. Les films plus minces présentent une différence en pourcentage très importante entre les zones plus épaisses et plus minces. La séparation entre ces zones devient davantage visible dans des films minces. Des imperfections de surface visibles, telles que des lignes de refroidissement, des poches d'air piégées ou des défauts de surface, déparent toutes l'article fini. Ceci devient particulièrement important lorsque l'article doit présenter un degré très élevé de lustre et d'élégance comme cela est nécessaire pour des applications extérieures d'automobiles. La présente invention concerne le thermoformage de film relativement mince d'une épaisseur comprise entre 0,2 et 1,0 mm. Des films minces thermoformés présentant une surface brillante sont davantage susceptibles de présenter des imperfections provoquées par des lignes de refroidissement et des poches d'air. Ces inconvénients ainsi que d'autres de la technique antérieure sont surmontés par la présente invention. La présente invention concerne un procédé de thermoformage d'un film souple mince comprenant une série d'étapes. Un film souple mince susceptible d'être thermoformé est chauffé jusqu'à ce qu'il soit pliable. Un moule comportant des première et seconde surfaces sur des plans différents (la seconde surface est située sur un plan différent de la première surface)/ forme un article thermoformé présentant une forme profilée. Une première partie du film pliable est mise en contact avec la première surface. Un premier vide est appliqué à travers la première surface afin d'aspirer la première partie contre la première surface. Après que la première partie du film soit aspirée contre la première surface, une seconde partie du film vient en contact avec la seconde surface. Un second vide est appliqué à travers la seconde surface afin d'aspirer la seconde partie du film contre la seconde surface. Ainsi, l'air piégé entre le moule et le film est tout d'abord éliminé entre la première surface et la première partie du film, et est ensuite éliminé entre la seconde surface et la seconde partie du film, de sorte que l'article formé est pratiquement exempt de défauts de surface. Suivant un aspect préféré de l'invention, le film comporte une surface décorative et une surface de support, et ladite surface de support comprend lesdites première et seconde parties du film. De façon avantageuse, le film comporte une partie périphérique, et est retenu à l'aide de ladite partie périphérique. Suivant un aspect préféré de l'invention, le procédé comprend également l'utilisation d'un châssis retenant ladite partie périphérique du film. De façon préférée, ledit châssis comporte une première partie retenant ladite première partie du film et une seconde partie pouvant être déplacée retenant ladite seconde partie du film, et le procédé comprend en outre, après la mise en contact de ladite première partie du film avec ladite première surface, le déplacement de ladite seconde partie dudit châssis afin d'amener la seconde partie du film, et le procédé comprend en outre, après la mise en contact de ladite première partie du film avec ladite première surface, le déplacement de ladite seconde partie dudit châssis afin d'amener la seconde partie du film à venir en contact avec ladite seconde surface. Suivant un aspect préféré de l'invention, le second vide est appliqué après que ladite première partie du film soit venue en contact avec la première surface, mais avant que ladite seconde partie dudit film vienne en contact avec ladite seconde surface. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le film présente une épaisseur entre 0,2 et 1,0 mm. Le procédé constitue une amélioration par rapport à la technique antérieure, en éliminant, l'air qui est normalement piégé entre le moule et le film. Cet air piégé forme des poches qui provoquent un aspect de surface irrégulier ou défectueux. Le procédé de l'invention réduit également l'effet des lignes de refroidissement en permettant que le film soit drapé pratiquement sur la surface du moule avant d'appliquer le vide et de fixer le film en position. Pratiquement la totalité de l'étirement du film se produit avant l'application du vide. L'invention comprend également un châssis articulé qui permet qu'une partie du film soit drapé autour de la seconde surface du moule. En cordonnant le déplacement du châssis et l'application du vide, des articles thermoformés exempts de défaut peuvent être produits en utilisant des films relativement minces. Des buts et avantages supplémentaires de la présente invention deviendront plus évidents à partir de la description qui suit et en faisant référence aux dessins annexés. Les figures 1 à 10 sont des vues latérales d'un dispositif de thermoformage exécutant les diverses opérations de formage de la présente invention. La présente invention sera décrite par l'intermédiaire d'une série de dessins qui illustre l'opération de thermoformage revendiquée. L'invention sera également décrite sous forme d'un procédé de fabrication du revêtement extérieur d'un bandeau thermoformé de pare- chocs d'automobile, cependant d'autres composants peuvent également être fabriqués en utilisant les mêmes procédé, technique et équipement, ou similaires, et sont inclus dans les limites de l'invention décrite ici. Les éléments qui suivent constituent une légende des éléments représentés sur les dessins, et sont reproduits afin de faciliter la compréhension de l'invention: film 12 châssis de serrage 14 presse de formage 16 charnières 18 parties centrales du châssis , 22 parties latérales du châssis 24 partie centrale du film 26, 28 parties latérales du film 30 dispositifs élévateurs 32 moule 34 surface centrale du moule 36, 38 surfaces latérales du moule , 42, 44 ouvertures de vide 46 article thermoformé Un rouleau d'un film, comportant un support de matière plastique et une surface peinte, est placé à l'intérieur d'un poste de chargement de film. Une longueur du film est déroulée du rouleau. Le film est coupé à une longueur légèrement supérieure à celle de l'article thermoformé fini. Le film coupé 10 est placé à l'intérieur d'un châssis de serrage 12 comme indiqué sur la figure 1. Le châssis de serrage retient la périphérie du film 10 pendant les étapes de thermoformage suivantes. Le film 10 est chauffé dans un four régulé (non représenté) et est ensuite positionné au-dessous d'une presse verticale de formage 14. Tandis qu'une presse verticale de formage au- dessus du film est représentée, une presse horizontale ou bien une presse verticale au-dessous du film peuvent également être utilisées pour la présente invention. Le châssis de serrage 12 comprend des charnières 16 qui permettent au châssis de plier ou de pivoter. Le châssis 12 comprend une partie centrale 18 et des parties latérales 20, 22. Les parties latérales 20, 22 du châssis sont déplacées vers un plan différent de la partie centrale 18 lorsque le châssis 12 est plié. Le film 10 comprend une partie centrale 24 à l'intérieur de la partie centrale du châssis 18 et des parties latérales 26, 28 à l'intérieur des parties latérales du châssis 20, 22. Les parties du film se déplacent conjointement aux parties du châssis. Deux dispositifs élévateurs 30 déplacent le châssis 10 entre une position horizontale et une position pliée. Les dispositifs élévateurs 30 sont représentés dans la position rentrée sur la figure 1. La presse de formage 14 comprend un moule se déplaçant verticalement 32. Le moule 32 présente une surface centrale 34 et des surfaces latérales 36, 38. Les surfaces latérales 36, 38 se trouvent dans des plans différents de la surface centrale 34, et forment un article profilé tridimensionnel. La surface centrale 34 comprend des ouvertures de vide 40, et les surfaces latérales 36, 38 comprennent des ouvertures de vide 42, 44. Les ouvertures de vide 40, 42, 44 sont commandées de façon indépendante afin d'appliquer un vide aux diverses surfaces du moule ou bien le supprimer. Le moule 32 peut être déplacé entre une position totalement élevée et une position totalement abaissée par un dispositif de commande (non représenté) qui est apte à commander de façon précise la position du moule 32 pendant l'opération de formage. Au début du procédé de formage, le moule 32 est déplacé jusqu'à une position élevée au-dessus du film 10. Le moule 32 est ensuite abaissé afin de venir en contact avec le film 10, comme représenté sur la figure 2. Le contact entre la surface centrale 34 du moule et la partie centrale 24 du film amène le film 10 à glisser sur la surface du moule. Un vide n'est pas appliqué à cet instant, afin de permettre ce mouvement de glissement. Après que le moule 32 a atteint une position en partie abaissée, un vide est appliqué aux ouvertures de vide 40, comme indiqué sur la figure 3. Le vide amène la partie centrale 24 du film à épouser étroitement la forme de la surface centrale du moule 34, et fixe le film 10 en position et empêche tout mouvement de glissement supplémentaire. Les dispositifs élévateurs 30 élèvent les parties latérales du châssis 20, 22 jusqu'à la position repliée, comme indiqué sur les figures 4 à 6. Le moule 32 poursuit son déplacement vers le bas jusqu'à une position totalement abaissée, comme représenté sur la figure 6. Les dispositifs élévateurs 30 élèvent les parties latérales , 22 du châssis jusqu'à une position élevée et amènent les parties latérales 26, 28 du film à venir en contact avec les surfaces latérales 36, 38 du moule. Un vide est appliqué aux ouvertures de vide 42, 44 afin d'aspirer les parties latérales 26, 28 du film contre les surfaces latérales 36, 38 du moule. Le châssis 12 relâche la partie de périphérie du film 10, et est abaissé jusqu'à une position horizontale comme représenté sur les figures 7 à 10. Le vide maintient le film 10 sur le moule 32 lorsque le moule 32 est ramené à une position élevée. Le vide est supprimé, et de l'air est forcé à travers la surface centrale 34 et les surfaces latérales 36, 38 du moule afin de détacher l'article 46 du moule 32. L'air peut être appliqué tout d'abord aux ouvertures de vide 42, 44 afin de détacher tout d'abord les parties latérales 26, 28 du film, et être ensuite appliqué aux ouvertures 40 afin de détacher la partie centrale 24 du film. L'ordre des chasses d'air dépend de la forme de l'article et de ce que l'article est contraint par un blocage, ou non. Le châssis 12 est remis en place afin de recevoir un nouveau film 10, et le moule 32 est élevé jusqu'à la position rentrée, et le cycle se répète comme représenté sur la figure 10. L'invention produit un article exempt de défauts en réduisant ou éliminant les effets des lignes de refroidissement et des poches d'air. L'utilisation d'un vide en séquence permet que les films soient drapés sur une première partie de la surface du moule et épouse la forme de celle-ci. Cette première partie est ensuite fixée en position et aspirée étroitement contre le moule par le premier vide. Les parties restantes du film ne sont pas en contact avec le moule. A mesure que le film épouse la forme du moule, des parties différentes du film sont drapées sur des parties différentes du moule. Un vide est appliqué à ces parties différentes du moule afin d'amener la partie du film à épouser la forme de la surface du moule. Ceci permet que le film soit étiré de façon pratiquement uniforme sur le moule et réduit ainsi la différence en pourcentage entre les parties les plus épaisses et les plus minces du film. Ceci réduit également la visibilité des lignes de refroidissement. Dans le mode de réalisation décrit, un vide est appliqué de façon séquentielle, tout d'abord au niveau de la surface centrale 34 et ensuite, ultérieurement, au niveau des surfaces latérales 36, 38. Ceci permet que la partie centrale 24 soit fixée en position lorsque les parties latérales 26, 28 sont drapées sur les surfaces latérales 36, 38 du moule. Cependant, la séquence des vides peut être inversée suivant la nature de l'article. Des articles complexes peuvent être formés à partir de film mince en mettant en contact des parties discrètes du film avec le moule et en appliquant ensuite un vide à celles-ci lorsque le film est drapé sur le moule. Si le vide est appliqué avant que le film ne vienne en contact avec le moule, cela épuisera le réservoir de vide. Si le vide est appliqué trop tard, le film se sera refroidi et sera devenu trop rigide pour épouser la forme du moule. L'utilisation d'un vide en séquence permet qu'une partie du film soit mise en contact avec le moule pendant que le reste du film reste chaud et pliable. L'intégration du déplacement du moule et de l'application commandée de vides en séquence permet la production de formes complexes présentant des surfaces en retrait et incurvées. L'invention a été illustrée en utilisant deux vides appliqués à une première et une seconde partie du moule. Davantage de vides appliqués à des instants divers sont à l'intérieur de la portée de l'invention. L'invention a également été décrite en utilisant deux surfaces de moule à angle droit. Les surfaces du moule peuvent être placées suivant un angle quelconque ou bien suivant le même angle mais sur des plans différents (de manière à former un évidement). Tandis que les meilleurs modes de mise en oeuvre de l'invention ont été décrits en détail, l'homme de l'art auquel cette invention se rapporte identifiera diverses conceptions en variante et divers modes de réalisation en variante en vue de la mise en pratique de 1 ' invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de thermoformage d'un film souple mince caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: prévoir un film souple (10), chauffer ledit film afin de le rendre pliable, prévoir un moule (32) comportant une première surface (34) ainsi qu'une seconde surface (36; 38), ladite seconde surface étant située sur un plan différent afin de former un article thermoformé (46) présentant une forme profilée, mettre en contact une première partie (24) dudit film pliable et ladite première surface (34), appliquer un premier vide à travers ladite première surface afin d'aspirer ladite première partie dudit film contre ladite première surface, après que ladite première partie (24) dudit film est aspirée contre ladite première surface (34), mettre en contact une seconde partie (26; 28) dudit film (10) avec ladite seconde surface (36; 38), et appliquer un second vide à travers ladite seconde surface (36; 38) afin d'aspirer ladite seconde partie (26; 28) dudit film contre ladite seconde surface, grâce à quoi l'air piégé entre ledit moule et ledit film est tout d'abord éliminé entre ladite première surface (34) et ladite première partie (24) dudit film et ensuite entre ladite seconde surface (36; 38) et ladite seconde partie (26; 28) dudit film, de sorte que ledit article thermoformé (46) est pratiquement exempt de défauts. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit film (10)comporte une surface décorative et une surface de support, et ladite surface de support comprend lesdites première (24) et secondes (26; 28) parties dudit film. 3.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit film présente une partie périphérique et est retenu par ladite partie périphérique. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu en outre un châssis (12) retenant ladite partie périphérique du film. 5.Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit châssis (12) comporte une première partie (18) retenant ladite première partie (24) dudit film (10) et une seconde partie pouvant être déplacée (20; 22) retenant ladite seconde partie (26; 28) dudit film, et ledit procédé comprenant en outre, après la mise en contact de ladite première partie dudit film avec ladite première surface, le déplacement de ladite seconde partie (20; 22) dudit châssis (12) afin d'amener ladite seconde partie (26; 28) dudit film à venir en contact avec ladite seconde surface (36; 38). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit second vide est appliqué après que ladite première partie (24) dudit film soit venue en contact avec ladite première surface (34), mais avant que ladite seconde partie (26; 28) dudit film ne vienne en contact avec ladite seconde surface (36; 38). 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit film présente une épaisseur entre 0,2 et 1,0 mm.