Brevet FR2816877A1 — publié le 20020524

PROCEDE DE REMBORDEMENT DE PANNEAUX PAR ULTRASONS L'invention concerne un procédé de rembordement de panneaux, et plus particulièrement un procédé par ultrasons de rembordement de panneaux à base notamment de thermoplastique recouvert par un substrat sous forme de couche ou de film constitué par un matériau tissé ou non tissé. Le soudage par ultrason est une technique connue et est utilisé dans différents domaines. On connaît déjà un procédé de recouvrement de panneaux de tissu divulgué dans la demande internationale de brevet publiée sous le numéro WO/0023256. Le procédé décrit dans ce document consiste à assembler le tissu par vibration basse fréquence sur la surface du panneau par utilisation de fréquences de vibration de l'ordre de 100 fois inférieures à celles utilisées dans l'objet de l'invention et ne permet pas de réaliser un rembordement des extrémités. On connaît aussi différents procédés d'assemblage de tissu à base de systèmes vibrant à fréquence dite ultrasonore de l'ordre de 15.000 à 80.000 Hz permettant de souder deux films ou deux couches de tissu par contact sur l'extrémité vibrante d'une ou plusieurs sonotrodes (nom communément utilisé dans le métier pour désigner l'outil ultrasonore) et ceci de façon orthogonale ou parallèle au plan assemblé. La technique de soudage par vibrations ultrasonores aujourd'hui réalisée suivant un axe orthogonal ramené à l'assemblage d'un film sur un panneau, présente l'énorme inconvénient d'entraîner des marques inesthétiques de surbrillance par transmission vibratoire sur la surface opposée. L'autre technique de soudage par vibrations ultrasonores suivant un axe parallèle n'est à ce jour qu'une soudure par point unique obtenue sur le périmètre d'un disque et nécessitant alors un défilement continu de l'assemblage, ce qui réserve cette technologie à des matériaux assemblés souples par similitude avec la couture traditionnelle. Le procédé de la présente invention entend donc résoudre les inconvénients des procédés actuellement connus, en permettant d'obtenir des bordures périphériques esthétiques sans traces de soudage. Ainsi, selon l'invention, le procédé de réalisation d'un panneau constitué d'un panneau support recouvert par au moins un substrat selon lequel il est procédé à l'assemblage par ultrasons, par rembordement, du panneau support par rabattement des extrémités débordantes du substrat sur le panneau support, est caractérisé en ce que le rembordement se fait par combinaison de la tension des extrémités du substrat, et d'un soudage ultrasons suivant un axe de vibration parallèle au panneau à recouvrir. Selon une caractéristique complémentaire, dans une première phase, les extrémités débordantes du panneau support sont mises en tension sur la zone arrière et cachée, du dit panneau support, à l'aide d'un mouvement, parallèle ou incident par rapport au plan du panneau, puis, dans une deuxième phase, il est procédé au soudage par vibrations ultrasonores suivant un axe parallèle au plan assemblé sous un effort perpendiculaire à ce même plan. Selon une autre caractéristique, lors de la première phase du procédé il est réalisé les étapes suivantes : a-une première étape lors de laquelle, on donne à la sonotrode un premier mouvement, à savoir, un mouvement relatif de translation parallèle au plan général du panneau support. Lors de ce mouvement la sonotrode accroche l'extrémité débordante du substrat pour la rabattre sur la bordure de la surface arrière du panneau support jusqu'à obtenir une pré-tension de ce dernier, la distance entre le panneau et la sonotrode étant sensiblement égale à l'épaisseur du substrat plus un jeu de plusieurs dixièmes de millimètre tel que notamment 0,5 mm, b-une deuxième étape, lors de laquelle, la sonotrode est déplacée dans un deuxième mouvement, à savoir un mouvement de translation perpendiculaire au panneau afin de mettre en pression le substrat sur le panneau avec un effort perpendiculaire ; c-une troisième étape lors de laquelle, on donne à la sonotrode un troisième mouvement, à savoir un mouvement de translation parallèle au plan du panneau support, et ce à une vitesse régulée basse pour obtenir la tension maximum souhaitée du substrat, sans détérioration esthétique et sans déchirement, tout en maintenant l'effort perpendiculaire de contact de la deuxième étape. Selon une caractéristique complémentaire, dans une deuxième phase, il est procédé à la quatrième étape, lors de laquelle, on procède à la soudure proprement dite en déclenchant l'émission ultrasonore sur l'outil vibrant, tout en régulant la vitesse de l'enfoncement des dents sous un effort de pression perpendiculaire constant ou variable jusqu'à l'obtention d'un temps, d'une puissance, d'une énergie, d'une profondeur ou tout autre signal ou mesure influençant la tenue mécanique recherchée, avec adjonction d'une phase de maintien sous pression des zones compactées le temps du refroidissement de la matière fusionnée pour garantir une solidification en position, tandis-que dans une phase finale du procédé, il est réalisé une cinquième étape lors de laquelle, on procède au dégagement de la sonotrode par un premier déplacement en translation perpendiculaire pour provoquer l'éloignement de la dite sonotrode, suivi d'un dernier mouvement de dégagement, à savoir un mouvement de translation, suivant l'axe parallèle ou incident. L'invention concerne aussi un panneau décoratif réalisé selon le procédé, ainsi que le dispositif de mise en oeuvre qui comprend au moins une sonotrode et des moyens de mise en vibrations ultrasoniques, ainsi que des moyens de mise en mouvement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1, illustre de façon schématique la première étape du procédé. La figure 2 illustre de façon schématique une quatrième étape du procédé. Les figures 3 à 7b sont des vues schématiques illustrant les différentes étapes du procédé. Les figures 3a, et 3b, sont des vues schématiques illustrant la première étape du procédé. La figures 4 est une vue schématique illustrant la deuxième étape du procédé. La figure 5 est une vue schématique illustrant la troisième étape du procédé. La figure 6 est une vue schématique illustrant la quatrième étape du procédé. Les figures 7a, et 7b, sont des vues schématiques illustrant la cinquième étape du procédé. Le procédé est destiné, plus particulièrement, mais non limitativement, à la réalisation, par exemple, de panneaux décoratifs (1) constitués par un panneau support (2) recouvert par un revêtement décoratif (3). Le panneau décoratif (1) peut être par exemple un panneau intérieur de porte de voiture, ou un élément de tableau de bord. Le panneau support (2) est par exemple réalisé en matière plastique tel qu'en matériau thermoplastique tandis-que le revêtement décoratif (3) peut être constitué par une ou plusieurs couches de substrats (3) réalisées dans des matériaux tissés ou non tissés. Lors du procédé d'assemblage du substrat (3) sur le panneau support (2), le dit substrat est dans une étape préalable, lié à la surface externe (8) du dit panneau support (2), et il est ensuite réalisé une étape qui consiste à rabattre les extrémités débordantes (4) sur la ou les surfaces arrières (9) opposées à la face externe et décorative (8) du panneau support (3) sur laquelle cette ou ces couches peuvent être adhérentes ou non. Selon l'invention, l'assemblage par ultrasons se fait par vibrations ultrasoniques par l'action d'une pluralité de sonotrodes (5) présentant à leur extrémité vibrante une ou plusieurs lignes d'excroissances sous forme de denture (6) se conformant de façon parallèle aux courbes des panneaux supports, permettant d'accrocher, dans une première phase, la couche de revêtement débordante de ces panneaux pour créer une tension de ces parties des extrémités (2) sur la zone arrière et cachée (9) du panneau support (2) à l'aide d'un mouvement parallèle ou incident par rapport au plan du panneau pour ensuite procéder à une deuxième phase de soudage par vibrations ultrasonores suivant un axe parallèle au plan assemblé sous un effort perpendiculaire à ce même plan. Le procédé de rembordement de l'invention se fait donc par combinaison de la tension des extrémités (4) du substrat (3) et d'un soudage ultrasons suivant un axe de vibration parallèle au plan général (P) du panneau support (2) à recouvrir ce qui permet d'obtenir une excellente qualité d'assemblage en évitant toute détérioration esthétique visible du substrat (3) par changement ponctuel ou partiel de la texture de celui-ci ou par réflectivité des déformations éventuellement créées sur le panneau support. Par ailleurs, le substrat (3) recouvrant le panneau support (2) peut être une simple couche d'un élément fibreux ou non, ou un sandwich multi-couches d'éléments identiques ou différents avec ou sans liaison surfacique sur le panneau support, liaison obtenue par soudage, par collage, par surmoulage, ou tout autre procédé d'assemblage. Il est possible de réaliser un pré-rabattement des extrémités débordantes libres par l'utilisation d'une enclume (7) de positionnement du panneau revêtu à partir d'un contour défini pour une orientation perpendiculaire des extrémités libres par rapport au plan du panneau. Afin de garantir la continuité de la ligne de soudure du substrat (3), il est nécessaire de juxtaposer une pluralité de sonotrodes (5), dont les extrémités vibrantes (10) se conforment au plus près de la forme du panneau support avec un dégagement autorisant la pénétration de cet outil vibrant sur les points de soudure sans autre contact risquant la détérioration du substrat en fonction de son épaisseur. Une réalisation préférée de ces sonotrodes est obtenue par patin dentelé (10), c'est-à-dire que l'extrémité latérale des sonotrodes (5) comporte une excroissance comprenant une succession de saillies (6) suivant au plus près la courbure de la ligne de soudure du substrat sur le panneau. Notons que, dans le cas où, en raison des lois définissant la conception de l'outil ultrasonore (5), il serait impossible de réaliser ce patin, il serait alors possible de dégager partiellement l'arrière de la denture à l'aide d'une gorge (11) de largeur et de profondeur appropriées aux dimensions des produits à assembler. Ajoutons, que la denture (6) des sonotrodes (5) doit présenter des angles vifs sur les arrêtes d'attaque du substrat pour autoriser un accrochage efficace en vue d'une mise sous tension correcte de celui-ci et doit avoir un pas ainsi qu'une hauteur de dent définis de façon à obtenir une conformation de la bavure de matière fondue refoulée par la pénétration de la dent en phase soudure dans l'espace intermédiaire aux dents et cela de manière proportionnelle à l'enfoncement et à l'épaisseur du substrat. Le déroulement du cycle d'assemblage du procédé de l'invention, se fait selon les phases suivantes : Lors de la première phase du procédé il est réalisé les étapes suivantes a-Première étape : on donne à la sonotrode (5) un premier mouvement, à savoir un mouvement relatif de translation (Ml) parallèle au plan général (P) du panneau support (2). Lors de ce mouvement la sonotrode accroche l'extrémité débordante (4) du substrat pour la rabattre sur la bordure de la surface arrière (9) du panneau support (2) jusqu'à obtenir une pré-tension de ce dernier, la distance (d) entre le panneau (2) et la sonotrode (5) étant sensiblement égale à l'épaisseur (e) du substrat (3) plus un jeu de plusieurs dixièmes de millimètre tel que notamment 0,5 mm, (voir les figures 3a, 3b). b-Deuxième étape : La sonotrode (5) est déplacée dans un deuxième mouvement, à savoir un mouvement de translation (M2) perpendiculaire au panneau afin de mettre en pression le substrat (3) sur le panneau (2) avec un effort (fol) perpendiculaire dont la valeur est de plusieurs dizaines de Newton par millimètre carré, de l'ordre de 50 à 150 N x mm2, (voir la figure 4). c-Troisième étape : On donne à la sonotrode (5) un troisième mouvement, à savoir un mouvement de translation (M3) parallèle au plan du panneau support (2), et ce à une vitesse régulée basse pour obtenir la tension maximum souhaitée du substrat (3), sans détérioration esthétique et sans déchirement, tout en maintenant l'effort perpendiculaire de contact (fol) de la deuxième étape, voir la figure 5). Lors de la deuxième phase, il est procédé à la deuxième étape suivante : d-Quatrième étape : On procède à la soudure proprement dite en déclenchant l'émission ultrasonore sur l'outil vibrant (5), tout en régulant la vitesse de l'enfoncement des dents sous un effort de pression perpendiculaire constant ou variable jusqu'à l'obtention d'un temps, d'une puissance, d'une énergie, d'une profondeur ou tout autre signal ou mesure influençant la tenue mécanique recherchée, avec adjonction d'une phase de maintien sous pression des zones compactées le temps du refroidissement de la matière fusionnée pour garantir une solidification en position, (voir la figure 6) Dans une phase finale du procédé, il est réalisé l'étape suivante : e-. Cinquième étape : On procède au dégagement de la sonotrode (5) par un premier déplacement en translation perpendiculaire (M4) pour provoquer l'éloignement de la dite sonotrode (5), (voir la figure 7a), suivi d'un dernier mouvement de dégagement, à savoir un mouvement de translation (M5), suivant l'axe parallèle ou incident, (voir la figure 7b). On notera que les étapes a, b, c, à savoir la première étape (a), la deuxième étape (b), la troisième étape (c), précédemment décrites peuvent être réalisées par étapes successives ou de manière continue par une cinématique appropriée. Pour des raisons de pliage de l'extrémité rabattue en fonction de la courbure de la bordure du panneau, il peut être nécessaire de ne pas réaliser un mouvement simultané de la pluralité de sonotrodes recouvrant la ligne d'assemblage pour privilégier un déroulement en cascade ou en séquences spécifiques avec l'adjonction éventuelle de doigts ou de peignes de pressage qui pourraient aussi réaliser prématurément la fonction d'accrochage puis d'extension du substrat. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1-Procédé de réalisation d'un panneau (1) constitué d'un panneau support (2) recouvert par au moins un substrat (3) selon lequel il est procédé à l'assemblage par ultrasons, par rembordement, du panneau support par rabattement des extrémités débordantes (4) du substrat (3) sur le panneau support (2), caractérisé en ce que le rembordement se fait par combinaison de la tension des extrémités (4) du substrat (3), et d'un soudage ultrasons suivant un axe de vibration parallèle au panneau à recouvrir. 2-Procédé de réalisation d'un panneau (1) constitué d'un panneau support (2) recouvert par au moins un substrat (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans une première phase, les extrémités débordantes (4) du panneau support (2) sont mises en tension sur la zone arrière et cachée (9), du dit panneau support, à l'aide d'un mouvement (Ml), parallèle ou incident par rapport au plan (P) du panneau ; puis, dans une deuxième phase, il est procédé au soudage par vibrations ultrasonores suivant un axe parallèle au plan assemblé sous un effort (FI) perpendiculaire à ce même plan. 3-Procédé de réalisation d'un panneau (1) constitué d'un panneau support (2) recouvert par au moins un substrat (3) selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lors de la première phase du procédé il est réalisé les étapes suivantes : a-une première étape lors de laquelle, on donne à la sonotrode (5) un premier mouvement, à savoir, un mouvement relatif de translation (Ml) parallèle au plan général (P) du panneau support (2). Lors de ce mouvement la sonotrode accroche l'extrémité débordante (4) du substrat pour la rabattre sur la bordure de la surface arrière (9) du panneau support (2) jusqu'à obtenir une pré-tension de ce dernier, la distance (d) entre le panneau (2) et la sonotrode (5) étant sensiblement égale à l'épaisseur (e) du substrat (3) plus un jeu de plusieurs dixièmes de millimètre tel que notamment 0, 5 mm, b-une deuxième étape, lors de laquelle, la sonotrode (5) est déplacée dans un deuxième mouvement, à savoir un mouvement de translation (M2) perpendiculaire au panneau afin de mettre en pression le substrat (3) sur le panneau (2) avec un effort (FI) perpendiculaire ; c-une troisième étape lors de laquelle, on donne à la sonotrode (5) un troisième mouvement, à savoir un mouvement de translation (M3) parallèle au plan du panneau support (2), et ce à une vitesse régulée basse pour obtenir la tension maximum souhaitée du substrat (3), sans détérioration esthétique et sans déchirement, tout en maintenant l'effort perpendiculaire de contact (FI) de la deuxième étape ; 4-Procédé de réalisation d'un panneau (1) constitué d'un panneau support (2) recouvert par au moins un substrat (3) selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans une deuxième phase, il est procédé à la quatrième étape, lors de laquelle, on procède à la soudure proprement dite en déclenchant l'émission ultrasonore sur l'outil vibrant (5), tout en régulant la vitesse de l'enfoncement des dents sous un effort de pression perpendiculaire constant ou variable jusqu'à l'obtention d'un temps, d'une puissance, d'une énergie, d'une profondeur ou tout autre signal ou mesure influençant la tenue mécanique recherchée, avec adjonction d'une phase de maintien sous pression des zones compactées le temps du refroidissement de la matière fusionnée pour garantir une solidification en position. 5-Procédé de réalisation d'un panneau (1) constitué d'un panneau support (2) recouvert par au moins un substrat (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans une phase finale du procédé, il est réalisé une cinquième étape lors de laquelle, on procède au dégagement de la sonotrode (5) par un premier déplacement en translation perpendiculaire (M4) pour provoquer l'éloignement de la dite sonotrode (5), (voir la figure 7a), suivi d'un dernier mouvement de dégagement, à savoir un mouvement de translation (M5), suivant l'axe parallèle ou incident, (voir la figure 7b). 6-Panneau décoratif (1), caractérisé en ce qu'il est réalisé selon le procédé des revendications précédentes 7-Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une sonotrode (5) et des moyens de mise en vibrations ultrasoniques, ainsi que des moyens de mise en mouvement. 8-Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la sonotrode (5) comprend un patin dentelé (10), pour présenter une extrémité vibrante sous forme de denture (6).