Brevet FR2854096A1 — publié le 20041029

PROCÉDÉ DE FABRICATION DE PIECE RIGIDE CCMPORTANT AU MOINS UNE FACE EN MATERIAU CELLULAIRE PLASTIQUE L'invention est relative à un procédé de fabrication de pièces rigide comportant au moins une face en matériau cellulaire plastique. De telles pièces rigides sont courantes pour diverses 5 applications telles que la protection corporelle, l'industrie automobile, la bagagerie, les sports et loisirs et le médical. Pour fabriquer des pièces rigides, il est connu d'associer par rivetage, ou couture, ou assemblage de type " Velcro " ou par bouton pression, une armature, préalablement 10 mise en forme, à une mousse d'amortissement éventuellement recouverte d'un tissu ou analogue ou de cuir. La fabrication de telles pièces n'est pas aisée et est onéreuse. En outre, les dispositifs de protection corporelle ne présentent pas toujours des caractéristiques optimales de 15 résistance aux chocs. On a observé, en particulier, qu'un choc exercé de façon oblique sur la mousse n'est pas forcément transmis de façon correcte à l'armature car la mousse n'étant fixée à l'armature qu'en des emplacements limités, l'absorption d'énergie qui est donc très localisée, est généralement 20 destructrice pour les zones de liaison. En outre, les chocs sont localisés, ce qui est néfaste pour la protection. L'invention remédie à ces inconvénients. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, pour la fabrication d'un complexe formé d'une plaque rigide et d'un matériau cellulaire plastique pouvant servir d'amortissement, on prévoit les étapes suivantes: - on assemble l'une sur l'autre et sur toute leur surface, par soudage ou collage, une plaque ou feuille (quelquefois appelée " format ") de mousse et une plaque rigide, la plaque de mousse étant en matériau cellulaire plastique et la plaque rigide étant en un matériau thermoplastique, par exemple 10 à base de polypropylène ou polyéthylène ou PVC, - on ramollit par chauffage le complexe formé par la plaque ou feuille de mousse et la plaque rigide, - on confère une forme déterminée par moulage au complexe ramolli, et - on refroidit dans le moule la pièce ainsi mise en forme. Le refroidissement s'effectue dans le moule afin que la pièce garde sa forme. Ce refroidissement peut être actif, par exemple par circulation d'eau, ou passif. La rigidité de la plaque en matériau thermoplastique peut être contrôlée par le choix de son épaisseur. Un tel procédé, dans lequel on moule ensemble une plaque d'armature et la mousse, est particulièrement simple et bon marché à mettre en oeuvre. Il est aisément automatisable. En 25 outre, la reproductibilité des pièces obtenues est très fortement améliorée par rapport à l'état antérieur de la technique qui consiste à assembler une armature et une mousse par rivetage, couture, " scratch " (" Velcro " par exemple) ou bouton pression car on s'affranchit de paramètres qui peuvent 30 varier tels que l'emplacement des rivets, coutures, boutons ou autres assemblages, ou tels que la qualité de chaque point d'assemblage. Les composites obtenus présentent des qualités de résistance et d'homogénéité remarquables qui permettent de 35 nombreuses applications. En particulier, un choc exercé perpendiculairement à la plaque ou de direction oblique aura un effet sur toute la plaque rigide et sera réparti sur toute la surface et ne sera pas localisé en des emplacements déterminés comme dans les dispositifs connus. En outre, cette amélioration 5 des performances de résistance aux chocs obtenue grâce au procédé conforme à l'invention permet, par rapport à la technique connue, de minimiser les épaisseurs de la plaque rigide et donc de fabriquer un produit meilleur marché et plus léger. On rappelle aussi que la simplicité de fabrication 10 obtenue avec le procédé conforme à l'invention permet une automatisation plus aisée de la fabrication, ce qui contribue aussi à une diminution sensible des coûts. Dans un mode de réalisation, on effectue un soudage autogène de la plaque de mousse et de la plaque rigide. En 15 variante, le soudage entre la plaque de mousse et la plaque rigide est effectué par apport de matière fusible. Le soudage de la plaque rigide et de la plaque de mousse est effectué, par exemple, par flammage ou à l'air chaud ou par contact avec un dispositif chauffant. Pour la plupart des applications, on préférera souder une plaque ou feuille de mousse sur chaque face de la plaque rigide. Dans ce cas, pour que la plaque rigide soit complètement noyée dans la mousse, il est avantageux de souder ensemble les bords des deux plaques de mousse qui débordent alors des bords 25 de la plaque rigide. Dans cette réalisation la plaque rigide constitue alors un insert noyé dans la mousse. Cependant, dans ce cas, comme dans les autres, la plaque rigide et les plaques de mousse forment un complexe quasiment homogène. La face de la plaque de mousse (ou des plaques de 30 mousse) recouvrant la plaque rigide peut (peuvent) être recouverte(s) d'un tissu ou analogue pour la protection et/ou l'esthétique. Le tissu ou analogue est associée à la plaque de mousse par soudage ou par collage. Il est possible d'associer plusieurs plaques de mousse 35 pour obtenir une épaisseur désirée ou une face de complexe multi-densité. De préférence, la plaque rigide est à base de polyéthylène haute ou basse densité ou de polypropylène ou de PVC. Quel que soit son mode de réalisation, l'invention permet la fabrication de dispositifs ou objets de formes diverses qui peuvent être simplifiés. Par ailleurs, le formage à chaud peut être complété par une reprise de découpe à froid après thermo-transformation. 10 Dans ce cas, le moule comporte une partie de découpe destinée à s'appuyer contre une contre partie. Sur le bord découpé, la plaque de mousse flue davantage que la plaque rigide. Il en résulte que la mousse recouvre entièrement (si les épaisseurs de mousse sont suffisantes), les arêtes de la plaque rigide après 15 découpe. Ainsi, il n'est pas nécessaire de procéder à une finition de la pièce après moulage, par exemple pour protéger les arêtes ou pour les cacher pour améliorer l'esthétique. De préférence, l'appareil de moulage utilisé pour le formage du complexe, est froid. L'invention concerne aussi un complexe associant une plaque rigide et au moins une plaque ou feuille de mousse recouvrant un côté de la plaque rigide qui est caractérisé en ce que la plaque ou feuille de mousse et la plaque rigide sont en des matériaux thermoplastiques et sont soudés ou collés l'un à 25 l'autre sur toute leur surface. Ce complexe peut être utilisé tel quel ou constituer un produit intermédiaire pour la fabrication ultérieure par moulage de pièces de formes déterminées. L'invention concerne ainsi un procédé de fabrication 30 de pièces comportant une armature rigide et au moins une face en matériau cellulaire plastique, qui est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on assemble par soudage ou collage l'une sur l'autre, et sur toute leur surface, une plaque en matériau 35 cellulaire plastique et une plaque rigide en matériau thermoplastique, ces plaques formant un complexe, - on ramollit par chauffage les plaques assemblées, - on confère une forme déterminée par moulage au complexe, et - on refroidit dans le moule la pièce ainsi conformée afin qu'elle conserve sa forme. La plaque rigide est par exemple en un matériau thermoplastique à base de polypropylène basse ou haute densité, ou polyéthylène, ou PVC. Selon une réalisation, on effectue un soudage autogène de la plaque en matériau cellulaire plastique et de la plaque rigide. On peut aussi effectuer un soudage ou collage de la plaque en matériau cellulaire plastique et de la plaque rigide 15 par un apport de matière fusible à fonction de collage ou à fonction adhésive. Le soudage de la plaque rigide à la plaque en matériau cellulaire plastique peut être effectué par flammage ou par passage d'air chaud ou par contact avec un dispositif chauffant. 20 Selon une réalisation, on soude ou colle une plaque en matériau cellulaire plastique sur chaque face de la plaque rigide. Dans ce cas, les bords des plaques en matériau cellulaire plastique peuvent déborder des arêtes de la plaque rigide, et 25 ces parties débordantes sont soudées entre elles afin d'enserrer la plaque rigide. Selon un mode de réalisation, la plaque en matériau cellulaire plastique est formée par association d'au moins deux épaisseurs de plaques. On peut recouvrir d'un tissu ou analogue la face de la plaque en matériau cellulaire plastique non soudée à la plaque rigide. Dans ce cas, le tissu ou analogue est par exemple assemblé à la plaque en matériau cellulaire plastique par 35 soudage ou collage. Selon une réalisation, on fait appel à un moule comportant, sur une partie du moule, des moyens de découpe de la pièce à fabriquer. Dans ce cas, les moyens de découpe peuvent être tels que, 5 après découpe, la matière plastique cellulaire vient recouvrir les arêtes de la plaque rigide. Les moyens de découpe peuvent, en variante, être appliqués à la pièce par une opération de reprise postérieure au formage. L'invention concerne aussi un organe composite comportant 10 une armature rigide et au moins une face en matériau cellulaire plastique caractérisé en ce qu'il comporte une plaque rigide soudée ou collée sur au moins une de ses faces et sur toute sa surface à une plaque en matériau cellulaire plastique. La plaque rigide est à base de polyéthylène basse ou 15 haute densité ou de polypropylène ou de PVC. Selon une réalisation, une plaque en matériau cellulaire plastique est assemblée à chaque face de la plaque rigide, ces deux plaques en matériau cellulaire plastique débordant de la plaque rigide et les rebords des deux plaques en matériau 20 cellulaire plastique sont assemblés entre eux, la plaque rigide formant ainsi un insert dans le matériau cellulaire plastique. L'invention concerne aussi l'utilisation de l'organe ainsi défini pour former, par moulage, une pièce non plane. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 25 apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma en coupe des divers éléments d'un organe composite conforme à l'invention, avant sa 30 fabrication, - la figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure 1 à l'issue d'une étape du procédé de fabrication, - la figure 3 est un schéma d'un moule utilisé pour la mise en òuvre du procédé selon l'invention, - la figure 4 est une vue de face d'une pièce fabriquée selon le procédé de l'invention, - la figure 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4, - la figure 6 est une coupe selon la ligne 6-6 de la figure 4, - la figure 7 est une coupe selon la ligne 7-7 de la figure 4, - la figure 8 est une vue de face d'une autre pièce fabriquée selon le procédé de l'invention, et - la figure 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la figure 8. On va tout d'abord décrire, en relation avec les figures 1 à 3, un exemple de procédé de fabrication d'une pièce rigide dont l'armature est recouverte sur au moins une de ses 15 faces d'une mousse d'amortissement. Dans cet exemple, l'armature est recouverte sur ses deux faces par une mousse d'amortissement. Dans cet exemple, on part de rouleaux de mousse en matériau cellulaire plastique ainsi que de rouleaux de tissu 20 destinés à recouvrir les faces externes des formats de mousse, la plaque rigide est emprisonnée entre les deux plaques de mousse et constitue ainsi en quelque sorte un insert. Par " tissu " on entend, non seulement des matières textiles, mais aussi d'autres matériaux tels que du cuir ou de la matière 25 plastique telle que du PVC. La figure 1 représente, en coupe, un tel complexe (ou composite) qui comprend, d'une part, une plaque rigide 10 en polyéthylène de basse ou haute densité, ou du polypropylène et, d'autre part, de chaque côté de cette plaque rigide, des plaques 30 de mousse, respectivement 12 et 14. En outre, les faces externes des plaques 12 et 14 sont recouvertes de tissu, respectivement 16 et 18. La plaque rigide 10 est assemblée aux plaques de mousse 12 et 14 par soudage autogène ou par apport d'un film 35 fusible ou d'une colle. Ce soudage s'effectue par flammage ou par passage d'air chaud ou par contact avec un dispositif chauffant. De façon plus précise, avant d'appliquer la plaque rigide 10 contre les plaques de mousse 12 et 14 ou, inversement, on chauffe par flammage ou par air chaud, les surfaces à assembler de la plaque rigide et de la plaque de mousse et, ensuite, on applique l'une contre l'autre la plaque rigide et la plaque de mousse. Le complexe obtenu peut être utilisé tel quel si la pièce concernée est plane. Cependant, en général, les pièces ont 10 des formes spécifiques comme décrit plus loin avec les figures 4 à 9, et dans ce cas, le complexe 20 ainsi formé (figure 2) constitue un produit intermédiaire. Pour mettre en forme les pièces, on découpe les complexes 20 aux dimensions voulues, puis on chauffe ces 15 complexes, de façon à les ramollir. Après cette phase de chauffe, chaque pièce est introduite dans un appareil de moulage comprenant deux parties 22 et 24 (figure 3) de formes complémentaires pour conférer la forme voulue au complexe. Ainsi, le complexe 20 est introduit 20 dans le moule immédiatement après la phase de chauffe et, ensuite, les parties 22 et 24 sont rapprochées à force l'une de l'autre pour obtenir la forme désirée. En fin de course, les parties 26 qui dépassent des moules sont généralement découpées de façon automatique. Ce 25 découpage automatique est effectué en prévoyant, par exemple, un couteau de découpe (non montré) à la périphérie de la partie 22 du moule et, en face des arêtes du couteau de la partie 22, on prévoit une surface d'appui sur la partie 24. Au cours de la découpe, la mousse présente un fluage supérieur au fluage de la 30 matière plastique de la plaque rigide. Il en résulte que la mousse, et le tissu qui éventuellement la recouvre, viennent recouvrir l'arête découpée de la pièce finie. Ainsi, les arêtes sont protégées de façon automatique et ne présentent pas, après moulage, de problème d'esthétique. Autrement dit, la pièce est 35 complètement terminée après sortie du moule. Cependant, les arêtes de la plaque rigide ne sont entièrement recouvertes que si les épaisseurs de mousse et de thermoplastique rigide sont adaptées. La pièce fabriquée se refroidit dans le moule qui est 5 maintenu en pression tant que la période de refroidissement n'est pas terminée et cela afin que la pièce conserve la forme qui lui a été conférée. En variante, le ramollissement est effectué dans le moule par chauffage, le moule étant ensuite refroidi. Les figures 4, 5, 6 et 7 représentent une chevillière fabriquée selon le procédé conforme à l'invention. Cette chevillière constitue une orthèse pour les entorses. Pour une cheville, on prévoit deux chevillières disposées de chaque côté de la cheville. Chaque chevillière présente donc une partie 15 bombée 30 prolongée par une partie sensiblement plane 32 avec deux canaux en surface 34 et 36 pour des sangles d'attache des chevillières entre elles. On voit que, dans cette réalisation, la plaque rigide constitue un insert 40 formé à partir d'une plaque 10 rigide. Cet insert se trouve noyé dans de la mousse 20 obtenue à partir de deux plaques 42 et 44 (figure 7). Dans cet exemple, les deux plaques de mousse présentent des épaisseurs différentes. Les figures 8 et 9 représentent un dosseret pour un kayak, ce dosseret étant fabriqué selon le procédé conforme à 25 l'invention. Le dosseret présente une partie centrale 60 de plus grande surface et deux parties d'extrémité 62 et 64 et, dans chacune de ces parties, on prévoit des ouvertures ou oeillets 66 pour le passage de sangles. Comme dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4 à 7, la plaque 10 forme un insert thermoplastique rigide 68 (figure 9) dans de la mousse réalisée à partir de deux plaques comme décrit plus haut en relation avec les figures 1 à 3. Cependant, par rapport au mode de réalisation représenté sur les figures 4 à 7, on ne prévoit pas de tissu recouvrant les plaques de mousse. Bien entendu, le procédé peut s'appliquer à un nombre important de domaines. On citera, à titre d'exemples non 5 limitatifs: la bagagerie, les organes de protection corporelle, les équipements de sport et de loisirs, les pièces rigides utilisées dans le domaine médical ou paramédical et les pièces d'habillage de véhicules, notamment automobiles. 1l PEVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de pièces comportant une armature rigide et au moins une face en matériau cellulaire plastique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on assemble par soudage ou collage l'une sur l'autre, et sur toute leur surface, une plaque (12, 14) en matériau cellulaire plastique et une plaque rigide (10) en matériau thermoplastique, ces plaques formant un complexe, - on ramollit par chauffage les plaques assemblées, - on confère une forme déterminée par moulage au complexe, et - on refroidit dans le moule la pièce ainsi conformée afin qu'elle conserve sa forme. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que la plaque rigide est en un matériau thermoplastique à base de polypropylène basse ou haute densité, ou polyéthylène, ou PVC. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on effectue un soudage autogène de la plaque en 20 matériau cellulaire plastique et de la plaque rigide. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on effectue un soudage ou collage de la plaque en matériau cellulaire plastique et de la plaque rigide par un apport de matière fusible à fonction de collage ou à 25 fonction adhésive. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le soudage de la plaque rigide à la plaque en matériau cellulaire plastique est effectué par flammage ou par passage d'air chaud ou par contact avec un dispositif 30 chauffant. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soude ou colle une plaque en matériau cellulaire plastique sur chaque face de la plaque rigide. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les bords des plaques en matériau cellulaire plastique débordent des arêtes de la plaque rigide, ces parties débordantes étant soudées entre elles afin d'enserrer la plaque rigide. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque en matériau cellulaire plastique est formée par association d'au moins deux épaisseurs de plaques. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce qu'on recouvre d'un tissu (16,18) ou analogue la face de la plaque en matériau cellulaire plastique non soudée à la plaque rigide. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tissu ou analogue est assemblé à la plaque en matériau 15 cellulaire plastique par soudage ou collage. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait appel à un moule comportant, sur une partie du moule, des moyens de découpe de la pièce à fabriquer. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de découpe sont tels que, après découpe, la matière plastique cellulaire vient recouvrir les arêtes de la plaque rigide. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce 25 que les moyens de découpe sont appliqués à la pièce par une opération de reprise postérieure au formage. 14. Organe composite comportant une armature rigide et au moins une face en matériau cellulaire plastique caractérisé en ce qu'il comporte une plaque rigide en matériau 30 thermoplastique soudée ou collée sur au moins une de ses faces et sur toute sa surface à une plaque en matériau cellulaire plastique. 15. Organe selon la revendication 14 caractérisé en ce que la plaque rigide est à base de polyéthylène basse ou haute 35 densité ou de polypropylène ou de PVC. 16. Organe selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'une plaque en matériau cellulaire plastique est assemblée à chaque face de la plaque rigide, ces deux plaques en matériau cellulaire plastique débordant de la plaque rigide et 5 les rebords des deux plaques en matériau cellulaire plastique sont assemblés entre eux, la plaque rigide formant ainsi un insert dans le matériau cellulaire plastique. 17. Utilisation de l'organe selon l'une des revendications 14 à 16 pour former, par moulage, une pièce non 10 plane.