Brevet FR2783745A1 — publié le 20000331

PROCEDE DE LIAI80N DE MATERIAUX 8YNTHETIQUE8 ET DISPOSITIF8 DE MISE EN OEUVRE L'invention concerne un procédé de liaison d'au moins deux pièces de matériaux synthétiques pour réaliser un assemblage continu, ayant l'aspect d'une couture suivant une trajectoire déterminée. Elle concerne également plusieurs dispositifs de mise en oeuvre du procédé. Une application particulièrement intéressante de l'invention est relative à la fabrication de housses de sièges, dans le domaine de la décoration comme dans celui de l'automobile. Actuellement, pour réunir deux pièces de tissus synthétiques souples dans le but de confectionner une housse de siège, un vêtement ou d'assembler deux morceaux de moquettes, une solution classique consiste à les coudre entre eux par du fil. Cette solution a pour inconvénients d'être longue, de qualité irrégulière car tributaire de la dextérité d'un opérateur, et onéreuse. Dans certains cas précis, cette couture peut être réalisée par jet d'eau, mais elle nécessite un investissement matériel particulier, un apport de matériau fibreux non-tissé et la couture résultante n'est pas toujours très résistante. Un autre type de solution consiste à souder les bords des deux pièces à relier, par chauffage ou par hautes fréquences par exemple. Le résultat de cette opération présente pour inconvénient une finition grossière sous forme d'un liseré continu d'un côté et d'un bourrelet assez rigide de l'autre. La liaison entre les deux pièces est alors inesthétique et manque de souplesse. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients en proposant un procédé de liaison entre plusieurs pièces de matériaux synthétiques dont le résultat est une liaison à la fois souple mais très solide, présentant un aspect de couture. Pour cela, l'objet de l'invention est un procédé de liaison d'au moins deux pièces de matériaux synthétiques et fusibles, caractérisé en ce que les matériaux sont compatibles entre eux d'après leurs caractéristiques physico-chimiques pour fusionner ensemble, et en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - mise en contact des pièces à relier, du côté opposé aux points de liaison à réaliser; - compression desdites pièces à l'endroit de leur liaison à réaliser; - soudure autogène par au moins un point de fusion desdites pièces en contact par réaction chimique sous l'effet de la chaleur; - décompression de l'assemblage desdites pièces après une temporisation destinée à abaisser la température des points de liaison ainsi obtenus, jusqu'à leur solidification. Selon une autre caractéristique de l'invention, les points de liaison entre les pièces à assembler sont obtenus par soudure d'une succession de points de fusion, espacés et distincts. Selon une autre caractéristique de l'invention, les points de liaison entre les pièces à assembler sont obtenus par soudure d'au moins une séquence de plusieurs points de fusion, espacés et distincts, réalisés simultanément. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du procédé de liaison et de plusieurs dispositifs de mise en oeuvre, illustrée par les figures suivantes qui sont: - les figures la à if: les différentes étapes d'un premier mode de réalisation du procédé de liaison selon l'invention; - les figures 2 et 3: deux exemples de réalisation d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé de liaison selon l'invention; les figures 4 a 7: quatre exemples de liaisons obtenues grâce au procédé selon l'invention; - les figures 8a à 8c: les différentes étapes d'un autre mode de réalisation du procédé de liaison selon l'invention; - la figure 9: une vue schématique d'un autre exemple de réalisation d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Les éléments portant les mêmes références sur les différentes figures remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats. Les flèches indiquent les sens de déplacement des différents éléments. Le procédé selon l'invention vise à relier deux ou plusieurs pièces de matériaux synthétiques, thermoplastiques, qui sont compatibles en terme de température de fusion, c'est-à-dire dont les plages de températures de fusion ont des valeurs communes et dont les caractéristiques physico-chimiques permettent une soudure de bonne qualité. Ces matériaux sont par exemple des polymères, de type élastomère, polyesther, polyamide, polyacrylique, polypropylène,..., souples pour réaliser des tissus ou des moquettes, ou bien rigides. Ils peuvent être constitués également par des mélanges de tels polymères. Le procédé consiste à comprimer tout d'abord au moins deux pièces de matériaux synthétiques, mises au préalable en regard l'une de l'autre du côté opposé à celui des points de liaison constituant la couture à réaliser. La figure la montre un exemple non limitatif de deux pièces de matériaux 1 et 2, constituées chacune de deux couches 11, 12 et 21, 22 respectivement placées l'une en face de l'autre de telle sorte que les faces en contact 11 et 21 seront opposées à la couture réalisée par le procédé comme le montre la figure if, sur laquelle les deux pièces assemblées sont écartées de part et d'autre de la couture 50. Les pièces sont ensuite comprimées par des moyens de pression 3, tels une presse, destinée à les écraser et donc & diminuer leur épaisseur E à l'endroit de la liaison à réaliser (figure lb)-. La liaison proprement dite est obtenue par soudure au moyen d'au moins un point de fusion de l'assemblage des pièces ainsi obtenu. Par réaction chimique sous l'effet de la chaleur, apportée par un élément actif 4, qui traverse l'épaisseur E des deux pièces 1 et 2 (figure lc), un point 5 de fusion est réalisé, au niveau duquel une soudure autogène s'est produite. La température de fusion de l'ensemble des matériaux est comprise entre 180 et 2200 par exemple, devant être de plus inférieure à la température de dégradation de la matière, qui est égale par exemple à 300 C pour le polypropylène. Une fois le point de soudure réalisé, l'élément actif est ôté, (figure ld), mais la décompression (figure le) de l'assemblage n'est autorisée qu'après une temporisation nécessaire à abaisser la température du point de fusion pour attendre la solidification du mélange des matériaux ainsi provoqué et pour assurer la solidité de la liaison. Le résultat de ce procédé apparaît sur la figure if, les deux pièces ainsi cousues réalisant un assemblage continu. La liaison peut se présenter sous forme d'un ou plusieurs points de fusion espacés et distincts, réalisant un aspect de couture. Lorsque les deux pièces 1 et 2 sont ensuite écartées pour former un assemblage continu, la liaison est solide et quasiment invisible. Pour mettre en oeuvre ce procédé, il est nécessaire d'utiliser un dispositif réalisant des points de fusion pouvant être très petits. Ce peut être notamment une aiguille 6, comme cela apparaît sur les figures lb à le, portée à une température suffisamment élevée pour provoquer la fusion des pièces à assembler, au moyen soit d'un courant électrique, soit d'une flamme, ou par tout autre moyen. Pour que le point de fusion ait lieu à l'endroit de l'assemblage o les pièces sont comprimées, la partie supérieure 31 des moyens de pression est soit percée d'un trou 7 (figure 2) pour laisser le passage de l'élément actif, soit présente une découpe 8 servant de guide à ce même élément (figure 3). Quant à sa partie inférieure 32, elle est soit plane (figure lb), soit de forme complémentaire à celle de la partie supérieure 31, et de plus percée ou découpée comme elle. Selon une variante de l'invention, l'élément actif réalisant les points de fusion est un faisceau laser, réalisant une fusion par chauffage localisé. Pour obtenir une liaison constituée d'une série de points de fusion, selon une première variante, l'aiguille peut être déplacée le long d'une trajectoire prédéfinie pour réaliser une succession de points de soudure par fusion, espacés et distincts. Les moyens de pression 3 peuvent être réalisés de différentes manières. Ils peuvent n'avoir qu'un trou 7 ou une découpe 8 et doivent être alors déplacés en même temps que l'aiguille 6. La presse peut également comporter une multitude de trous ou de découpes au-dessus de laquelle des moyens de déplacement de l'élément actif place ce dernier successivement en face de chaque trou ou découpe. Selon une deuxième variante, le dispositif comprend une multitude d'aiguilles 6 montées sur un support 9 rectiligne ou ayant la forme de la couture souhaitée. Comme le montre la figure 2, les moyens 3 de pression sont constitués de deux parties supérieure 31 et inférieure 32, percées d'une multitude de trous 7 dans lesquels les aiguilles se logent lors de la fusion soit chacune dans un trou, soit plusieurs consécutives dans uen lumière équivalente à plusieurs trous. Ils peuvent également être constitués d'une multitude de découpes, comme le montre la figure 3. La couture résultant de points de fusion 13 par aiguille est représentée sur la figure 4. Selon un autre exemple de réalisation, le dispositf de mise en oeuvre comporte une ou plusieurs aiguilles plates, ou tiges, chauffées de la même manière que celle décrite auparavant. Chaque point de fusion 13 est alors de forme allongée, ovale ou rectangulaire par exemple, comme le montre la figure 5. Dans le cas d'une liaison par une multitude de points de fusion, le dispositif peut être constitué d'une série de lames chauffantes, disposées perpendiculairement & la trajectoire de liaison à réaliser et espacées régulièrement les unes des autres pour provoquer la fusion sur une série de points. Le résultat de cette liaison est représenté sur la figure 6, o les points de fusion 13 sont séparés par des languettes de matériau 14. Selon une autre variante, le dispositif est constitué par une lame chauffante 10, de forme discontinue, suffisamment longue pour présenter des créneaux, de forme diverse, ronds, triangulaires, carrés, comme le montre la figure 7. Elle provoque la soudure des pièces à assembler en plusieurs points de fusion 13, distincts et espacés, réalisant un aspect de couture sur l'autre face des pièces ainsi reliées, ces points étant séparés par des languettes de matériau 14. Un tel dispositif est représenté sur la figure 3. Selon une autre variante, le dispositif comprend des moyens d'émission d'une flamme qui vient provoquer la fusion des deux bords, comprimés par un outil presseur, des pièces à assembler, présentant des découpes de formes diverses, à base de créneaux pour constituer des points de fusion bien localisés entre deux languettes de matériaux. Le presseur sert d'écran thermique. Le résultat de ces deux dernières variantes du procédé étant la fusion continue des deux pièces en matériaux synthétiques selon une trajectoire discontinue, entre une multitude de points de fusion réalisant une liaison étanche, il est possible d'injecter un matériau à fort pouvoir pénétrant entre ces pièces. Grace au procédé de liaison selon l'invention, il est également possible de relier deux pièces 1 et 2 de matériaux synthétiques placées sur un moule ou une forme dans le but de constituer un volume bien défini, par exemple une housse de siège ou d'accoudoir de voitures. La figure 8a est une vue en coupe transversale d'un moule 15 destiné à recevoir un habillage textile, par exemple constitué de deux pièces 1 et 2 à assembler. Des moyens de pression 3, dont la forme s'adapte à celle du moule, composés de deux parties 31 et 32, sont appliqués sur chacune des deux pièces 1 et 2 respectivement de façon à écraser leurs bords respectifs 16 et 17 l'un contre l'autre à l'endroit prévu pour la soudure par points de fusion. Un élément actif, du type aiguille 6 notamment, traverse l'épaisseur des deux pièces pour y réaliser un ou plusieurs points de fusion 5 (figure 8b). Après temporisation, les moyens de pression 3 sont ôtés et les deux pièces sont assemblées suivant le volume de la pièce à réaliser (figure 8c). Le talon de la couture peut être réduit au minimum puisque le procédé de liaison ne fait pas des écarts de trajectoire nécessitant une certaine tolérance et n'utilise pas de pied de biche comme une machine à coudre traditionnelle. La figure 9 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé comprenant un moule 15 épousant la forme de l'assemblage à réaliser, des moyens de pression en deux parties 31 et 32 destinés à comprimer les pièces synthétiques à assembler et un jeu de plusieurs aiguilles 6. Ces aiguilles sont chauffées et traversent les deux pièces à assembler pour y créer des points de fusion destinés & les coudre solidement et élégamment. Dans un pareil cas d'assemblage, l'opération de liaison peut être suivie d'un apport de matériau supplémentaire, coulé ou injecté, de la mousse par exemple, ou bien d'un collage d'une pièce supplémentaire. Selon une autre variante du procédé selon l'invention, l'assemblage est constitué de deux pièces principales et d'un ou deux films protecteurs, en matériaux synthétiques et compatibles avec les deux autres, placés entre elles. Les étapes du procédé restent les mêmes que celles décrites auparavant. L'intérêt d'une telle technique réside dans le fait que la protection des pièces principales, en textile par exemple, est assurée lors de l'assemblage, sans étape supplémentaire et qu'il est ensuite aisé de détacher ces films sans détériorer l'assemblage, par simple arrachage en particulier. Grace à l'invention, l'assemblage des pièces de matériaux synthétiques, qu'elles soient en textile souple, composées d'une ou plusieurs couches comme du velours sur de la mousse par exemple, ou qu'elles soient l'une en matériau souple tel une moquette et l'autre en plastique rigide, est de très bonne qualité, très solide tout en ayant un aspect de couture, sans apport de matière supplémentaire comme du fil. Le talon de la couture peut donc être réduit, en particulier pour les sièges réalisés en in-situ et en traditionnel. Il permet la confection d'assemblages à l'aspect continu, sans bourrelet, particulièrement esthétiques pour réaliser des housses de sièges, d'appui-têtes ou d'accoudoirs notamment, dans la fabrication des véhicules automobiles ou industriels. REVENDICATIONS 1. Procédé de liaison d'au moins deux pièces de matériaux synthétiques et fusibles, caractérisé en ce que les matériaux sont compatibles entre eux d'après leurs caractéristiques physico-chimiques pour fusionner ensemble, et en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - mise en contact des pièces à relier, du côté opposé aux points de liaison à réaliser; - compression desdites pièces à l'endroit de leur liaison à réaliser; - soudure autogène par au moins un point de fusion desdites pièces en contact par réaction chimique sous l'effet de la chaleur; - décompression de l'assemblage desdites pièces après une temporisation destinée à abaisser la température des points de liaison ainsi obtenus jusqu'à leur solidification. 2. Procédé de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de soudure autogène réalise une succession temporelle de points de fusion des pièces en matériaux synthétiques à assembler. 3. Procédé de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de soudure autogène réalise une séquence d'une multitude de points de fusion simultanés, espacés et distincts les uns des autres. 4. Procédé de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de soudure autogène réalise une séquence d'une multitude de points de fusion simultanés et consécutifs. 5. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de liaison selon les revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte: - une aiguille (6), portée à une température suffisamment élevée pour provoquer la fusion des pièces à assembler, au moyen d'un courant électrique, d'une flamme ou tout autre moyen; - des moyens de pression (3) dotés de moyens de guidage de l'aiguille dans sa traversée desdites pièces comprimées; - des moyens de déplacement de l'aiguille le long d'une trajectoire prédéterminée au-dessus des pièces pour réaliser une succession de points de liaison. 6. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de liaison selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte: - un faisceau laser, de puissance déterminée pour provoquer la fusion des pièces à assembler; - des moyens de pression (3) dotés de moyens de guidage dudit faisceau dans sa traversée des pièces comprimées à assembler; - des moyens de déplacement du faisceau laser le long d'une trajectoire prédéterminée au-dessus des pièces pour réaliser une succession de points de liaison. 7. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de liaison selon les revendications 1 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte: - une série d'aiguilles (6) montée sur un support (9) ayant la forme de la liaison à réaliser entre lesdites pièces à assembler; - des moyens de pression (3) dotés de moyens de guidage desdites aiguilles dans leur traversée des pièces comprimées à assembler. 8. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de liaison selon l'une des revendications 1, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de pression (3) sont constitués de deux parties, l'une supérieure (31) et l'autre inférieure (32), percées d'au moins un trou (7) à travers lequel passe une aiguille (6) ou un rayon laser. 9. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de liaison selon les revendications 1 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte: - une série de lames chauffantes, disposées perpendiculairement à la trajectoire de liaison à réaliser, et espacées régulièrement les unes des autres pour provoquer la fusion des pièces à assembler sur une série de points; - des moyens de pression (3) dont les moyens de guidage des lames sont réalisés à partir d'une série de découpes, espacées du même pas que lesdites lames et de mêmes dimensions. 10. Dispositif de mise en oeuvre du procédé de liaison selon les revendications 1 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte: - une lame chauffante (10), de forme discontinue, présentant sur toute sa longueur une série de créneaux de formes diverses, ronds, triangulaires, carrés, réalisant une série de points de fusion (13) distincts et espacés, séparés par des languettes de matériaux (14); - des moyens de pression (3) dont les moyens de guidage de la lame (10) sont réalisés à partir d'une découpe, de même forme que la lame. 11. Dispositif de mise en oeuvre selon les revendications 1 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'émission d'une flamme, qui réalise une multitude de points de fusion le long de moyens de compression, présentant des découpes de formes diverses, à base de créneaux pour constituer des points de fusion localisés entre deux languettes de matériaux, les moyens de compression servant de plus d'écran thermique.