Brevet FR2957019A1 — publié le 20110909

THERMOFORMAGE SOUS VIDE DE FEUILLES THERMOPLASTIQUES POURVUES D'INSERTS DECORATIFS DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne d'une manière générale des procédés de thermoformage sous vide et, plus particulièrement, le maintien en place d'inserts décoratifs lors de procédés de thermoformage sous vide. CONTEXTE DE L'INVENTION Certains panneaux intérieurs de véhicules, tels que les panneaux de porte, les panneaux de tableau de bord et les panneaux de garniture de pavillon, comportent des inserts décoratifs dont le matériau, la forme, la couleur, la texture et/ou équivalents sont différents de celles et ceux d'un élément primaire du panneau de véhicule. Le thermoformage sous vide est l'une des méthodes connues permettant de fabriquer ces panneaux de véhicule. Dans les procédés de thermoformage sous vide traditionnellement utilisés dans l'industrie automobile permettant l'insertion dans le moulage d'un insert décoratif, une surface de l'outil de moulage est pourvue d'un renfoncement qui est utilisé pour établir et maintenir la position de l'insert lors du procédé. Et quand un insert décoratif n'est pas nécessaire pour un panneau de véhicule, un élément de remplissage est souvent placé dans le renfoncement à la place de l'insert de manière à ce que le même outil de moulage puisse être utilisé. L'élément de remplissage et la surface de l'outil de moulage peuvent être conçus pour conférer une surface texturée à l'élément primaire du panneau de véhicule. Cependant, un espace peut exister entre l'élément de remplissage et la surface de l'outil de moulage du fait du renfoncement. Et, dans certains cas, cet espace empêche la formation d'une surface texturée continue au niveau d'une zone correspondante de l'élément primaire, ce qui laisse apparaître en quelque sorte une ligne témoin qui peut être indésirable dans de nombreuses applications. RESUME DE L'INVENTION Selon un aspect de l'invention, il est proposé un procédé de thermoformage sous vide d'une feuille en matériau thermoplastique comportant un insert décoratif. Le procédé comprend une étape de placement de l'insert décoratif sur une première portion d'une surface d'un outil de moulage, une étape de maintien de l'insert décoratif sur la première portion de la surface par l'application d'un vide localisé au niveau de la première portion, une étape de placement de la feuille en matériau thermoplastique sur l'insert décoratif et sur la surface de l'outil de moulage, et une étape d'aspiration de la feuille en matériau thermoplastique sur la surface et sur l'insert décoratif par l'application d'un vide primaire au niveau d'au moins une seconde portion de la surface de l'outil de moulage. Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de maintien d'un insert décoratif sur un outil de moulage. Le procédé comprend les étapes de placement d'un insert décoratif et d'une entretoise sur une portion d'une surface de l'outil de moulage, l'entretoise étant située entre la portion de la surface et l'insert décoratif. L'entretoise est en contact direct avec la portion de la surface et empêche un contact direct entre ladite portion et l'insert décoratif. Le procédé comprend en outre le maintien de l'insert décoratif au niveau de la portion de la surface par l'application d'un vide localisé par l'intermédiaire de multiples passages locaux qui s'étendent à travers la surface vers la portion. Un autre aspect de l'invention concerne un moule de thermoformage sous vide comprenant un outil de moulage et une ou plusieurs sources de vide. L'outil de moulage possède une surface comprenant une première portion et une seconde portion. La source de vide génère un vide localisé au niveau de la première portion par l'intermédiaire d'une première ligne de vide et par l'intermédiaire de multiples passages locaux. Les passages locaux s'étendent à travers l'outil de moulage vers la surface et sont situés au niveau de la première portion. La source de vide génère également un vide primaire au niveau de la seconde portion par l'intermédiaire d'une seconde ligne de vide et par l'intermédiaire de multiples passages primaires. Les passages primaires s'étendent également à travers l'outil de moulage vers la surface et sont situés au niveau de la seconde portion. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Un ou plusieurs exemples de modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous dans le présent document conjointement avec les dessins annexés, sur lesquels des désignations identiques indiquent des éléments identiques, et sur lesquels : la figure 1 représente un exemple de mode de réalisation d'une machine de thermoformage sous vide et d'un système d'application de vide localisé ; et la figure 2 est une vue fragmentaire agrandie de l'outil de moulage de la figure 1 montrant d'autres détails du système d'application de vide localisé, et l'insert décoratif. DESCRIPTION DETAILLEE DU/DES MODE(S) DE REALISATION PREFERE(S) En se référant aux dessins, les figures 1 et 2 représentent un exemple de mode de réalisation d'un outil de moulage 10 pouvant être utilisé à la fois pour le thermoformage femelle sous vide d'une feuille en matériau thermoplastique 12 avec un insert décoratif 14 et pour le thermoformage sous vide d'une feuille en matériau thermoplastique sans un insert décoratif. Les matériaux, les températures et les autres conditions générales de fonctionnement utilisés pour les procédés classiques de thermoformage sous vide sont connus de l'homme du métier et peuvent être utilisés avec les étapes de procédé décrites dans le présent document. De tels procédés de thermoformage sous vide sont habituellement utilisés pour fabriquer des panneaux intérieurs de véhicule, tels que les panneaux de porte, les panneaux de tableau de bord et les panneaux de garniture de pavillon, pour voitures, camions, bateaux et équivalents. Selon le mode de réalisation illustré, l'outil de moulage 10 maintient l'insert décoratif 14 en place grâce à un vide localisé appliqué sur une surface de l'outil de moulage. Dans cette situation, un renfoncement ou une poche dans la surface de l'outil de moulage n'est pas nécessaire pour maintenir en place l'insert décoratif 14. Par conséquent, dans un procédé sans insert décoratif, la surface de l'outil de moulage 10 reste continue et ne présente pas les espaces que l'on trouve avec une technique à renfoncement et élément de remplissage. La pièce obtenue ou la feuille thermoplastique 12 possède ainsi une surface texturée sans ligne témoin disgracieuse. En se référant à la figure 1, une machine de thermoformage sous vide 15 est utilisée pour fabriquer la feuille thermoplastique préformée 12. La machine de thermoformage sous vide 15 comporte un moule 16 doté de l'outil de moulage 10 qui, dans l'exemple de la figure 1, est mis en forme avec une cavité femelle 18 ; d'autres exemples pourraient comprendre un outil de moulage mâle. L'outil de moulage 10 et la chambre arrière du moule 16 peuvent former ensemble une structure d'un seul tenant, ou ils peuvent constituer des éléments distincts du moule 16. L'outil de moulage 10 possède une surface 20 qui défini la forme globale et le contour de la feuille thermoplastique préformée 12. La surface 20 peut être conçue et construite pour conférer une apparence texturée ou grainée à la surface de la feuille thermoplastique préformée 12 qui, dans certains cas, imite le cuir, le bois et d'autres matières, ou présente des caractéristiques de surface comme la douceur, un aspect mat et équivalents. Le moule 16 comporte une chambre primaire 22 située en dessous ou derrière l'outil de moulage 10 (en dessous ou derrière indiquant un côté de l'outil 10 opposé au côté ayant la surface qui confère la texture ou le grain, même s'il est effectivement représenté au-dessus sur la figure 1) et communiquant avec la surface 20 par l'intermédiaire de multiples passages primaires 24, chacun s'étendant entre la chambre primaire et la surface. Une seconde ligne de vide, ou ligne de vide primaire 26, communique avec la chambre primaire 22 et conduit à une source de vide. Dans l'orientation de la figure 1, la cavité femelle 18 est représentée ouverte dans une direction verticale vers le bas ; cependant, la cavité peut être orientée dans n'importe quelle direction appropriée. La machine de thermoformage sous vide 15 comporte en outre un système d'application de vide localisé 28 utilisé pour appliquer un vide localisé sur la surface 20 de l'outil de moulage 10. Le vide localisé peut être appliqué, sans que cela soit nécessaire, de manière séparée et distincte du vide appliqué par l'intermédiaire de la ligne de vide primaire 26 et de la chambre primaire 22. Une chambre locale 30 est située au sein de la chambre primaire 22, tout en étant isolée de cette dernière, et est située en dessous ou derrière la surface 20 où l'insert décoratif 14 est positionné (en dessous ou derrière indiquant un côté de la surface 20 opposé au côté ayant la surface conçue pour conférer une texture ou un grain). La chambre locale 30 communique avec la surface 20 par l'intermédiaire de multiples passages locaux 32, chacun s'étendant entre la chambre locale et la surface. Chaque passage local 32 peut avoir une taille similaire à un seul passage primaire 24, ou ils peuvent être plus grands ou plus petits, ou espacés ou répartis de n'importe quelle manière appropriée. Une première ligne de vide, ou ligne de vide local 34, communique avec la chambre locale 30 et conduit à une source de vide qui est décrite ci-dessous. En se référant à la figure 2, le vide localisé est appliqué seulement à la première portion 36 de la surface 20, et n'est pas appliqué à une seconde portion 38 de la surface qui est soumise à la place à un vide primaire appliqué par l'intermédiaire de la chambre primaire 22 et des passages primaires 24. Les première et seconde portions 36, 38 font partie de la surface unitaire d'un seul tenant 20, et sont construites et conçues toutes les deux pour conférer une apparence texturée ou grainée à la surface d'une pièce directement en contact avec les portions. La première portion 36 ne présente pas un renfoncement ou une poche qui est utilisée par ailleurs pour maintenir en place l'insert décoratif 14. En d'autres termes, une région de transition T entre les première et seconde portions 36, 38 est sensiblement continue et ininterrompue, de sorte que la transition est imperceptible par rapport à la conformation de la surface. Bien entendu, ceci ne signifie pas que la surface 20 ne présente pas des renfoncements, des vides et/ou des structures ayant d'autres finalités, telles que la formation d'une ouverture pour les commandes de vitres ; ceci signifie seulement que la surface ne présente pas de renfoncement ou de poche pour établir la position d'un insert décoratif, qui pourrait induire la formation d'une ligne témoin. La première portion 36 peut être définie par la périphérie de la chambre locale 30, par les emplacements des passages locaux 32, par la périphérie de l'insert décoratif 14, ou par une combinaison de ceux-ci. La seconde portion 38 comprend la portion restante de la surface 20 ou la majeure partie de la portion restante ; bien entendu, il peut exister d'autres portions de la surface qui ne sont pas soumises au vide localisé ou au vide primaire. Une source de vide 40 génère l'aspiration du vide localisé et du vide primaire. Dans un mode de réalisation, la source de vide 40 comporte une pompe à vide et une enceinte à vide et, dans un autre mode de réalisation, la source de vide comporte seulement une pompe à vide. Dans l'exemple de la figure 1, la source de vide 40 est une source de vide unique et commune à la fois pour le vide localisé et le vide primaire, et communique donc à la fois avec la ligne de vide primaire 26 et la ligne de vide local 34. Une première valve 44 est située dans la ligne de vide local 34 et en régule l'aspiration en empêchant et en permettant l'aspiration, en fonction du stade du procédé de thermoformage sous vide. Une seconde valve 46 est située dans une ligne de pontage 48 qui connecte et fait communiquer la ligne de vide local 34 et la ligne de vide primaire 26. La seconde valve 46 régule l'aspiration entre la ligne de vide primaire et la ligne de vide local. Dans d'autres exemples, la configuration de la source de vide ou des sources de vide, des lignes de vides et des valves peut être différente de celle présentée sur la figure 1. Dans un exemple, une seule source de vide pourrait communiquer avec une seule ligne de vide à ramifications. Des ramifications peuvent être réalisées de n'importe quelle manière appropriée (par exemple, au moyen d'une divergence en forme de Y) afin de connecter la source de vide en communication de fluide avec une source de vide primaire et une source de vide local. Une seule valve à trois voies pourrait être située au niveau du point de divergence et pourrait réguler l'aspiration entre la ligne de vide primaire et la ligne de vide local, ou une valve à deux voies pourrait être située à la fois dans la ligne de vide primaire et la ligne de vide local. Dans un autre exemple, chaque ligne de vide pourrait avoir sa propre source de vide. Une source de vide primaire pourrait communiquer avec la ligne de vide primaire et une source de vide local séparée et contrôlée indépendamment pourrait communiquer avec la ligne de vide local. La feuille thermoplastique 12, également appelée peau, se conforme au contour et à la forme de l'outil de moulage 10 lors du procédé de thermoformage sous vide. Une fois mise en forme, la feuille thermoplastique 12 est préformée et possède une surface externe ou visible 50 qui est texturée en raison du contact assisté par dépression avec la surface 20. La feuille thermoplastique 12 peut être composée d'un matériau thermoplastique, tel que du polypropylène, du polyéthylène, de l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) ou un autre matériau approprié. L'insert décoratif 14 est fixé (moulé) à la feuille thermoplastique 12 lors du procédé de thermoformage sous vide. Le matériau, la forme, la couleur, la texture et/ou équivalents de l'insert décoratif 14 peuvent être différents de celles et ceux de la feuille thermoplastique 12. Dans certains modes de réalisation, l'insert décoratif 14 est une pièce métallique, une pièce composite, une pièce de bois, une pièce de cuir ou une pièce de tissu. En se référant à la figure 2, l'insert décoratif 14 peut comprendre une entretoise 52 et une couche adhésive 54. L'entretoise 52 est une pièce temporaire ou amovible préalablement fixée qui entre directement en contact avec la surface 20 tout en empêchant un contact direct entre un corps 56 de l'insert décoratif 14 et la surface. L'entretoise peut être imperméable à l'air, de manière à ce que l'aspiration sous vide agisse sur l'entretoise et non sur l'insert à travers cette dernière. Dans cette approche, le corps 56 n'est ainsi pas texturé lors du procédé de thermoformage. La couche adhésive 54 facilite la fixation entre l'insert décoratif 14 et la feuille thermoplastique 12. La couche adhésive 54 peut être une feuille préalablement fixée ou peut être un matériau adhésif appliqué sur le corps 56. Dans d'autres exemples, l'entretoise 52 n'est pas nécessairement présente, de sorte que le corps 56 est en contact direct avec la surface 20. En outre, la couche adhésive 54 n'est pas nécessairement présente, de sorte qu'une autre technique, telle que des aiguillons, est utilisée pour fixer l'insert décoratif 14 à la feuille thermoplastique 12. Dans un procédé de thermoformage sous vide qui utilise l'insert décoratif 14, l'insert décoratif est placé sur la surface 20 au niveau d'une première portion 36. L'insert décoratif 14 peut être placé manuellement sur la première portion 36 par un opérateur, automatiquement par un équipement robotisé ou par d'autres manières manuelles et automatisées. Le vide localisé est ensuite initié pour maintenir et retenir en position de insert décoratif 14. Par la suite ou simultanément, la feuille thermoplastique 12 est maintenue par une ou plusieurs fixations et est amenée à sa température de formage. La feuille thermoplastique 12 est placée sur l'outil de moulage 10 et sur l'insert décoratif 14. Comme on peut le voir sur la figure 1, quand elle est placée au-dessus, la feuille thermoplastique 12 se trouve à une certaine distance de la surface 20 et de l'insert décoratif 14 ; alternativement la feuille thermoplastique peut être placée en contact de la surface, de l'insert décoratif ou des deux. Un demi-moule correspondant et complémentaire (non représenté) de la machine de thermoformage sous vide 15 peut être fermé avec le moule 16. A ce moment, le vide localisé est arrêté au moyen de la première valve 44, la seconde valve 46 ou les deux, ou est désactivé, et le vide primaire est initié au niveau de la seconde portion 38. Ceci peut être réalisé en commençant tout d'abord avec le vide primaire puis en arrêtant le vide localisé. Le vide primaire aspire la feuille thermoplastique 12 moulable sur la surface 20 et sur l'insert décoratif 14. La feuille thermoplastique 12 s'étire et est directement plaquée par aspiration sur la surface 20 au niveau de la seconde portion 38 et sur l'insert décoratif 14, et prend la forme de la surface et se conforme au contour de l'insert décoratif. La feuille thermoplastique 12, sur laquelle est fixé l'insert décoratif 14, est refroidie ou laissée à durcir pour produire l'ensemble préformé. La préforme peut ensuite être retirée, ébarbée, doublée avec une mousse, ou ultérieurement transformée d'une autre manière. Dans un procédé de thermoformage sous vide qui n'utilise pas un insert décoratif, la feuille thermoplastique 12 est maintenue, portée à sa température de formage et placée sur l'outil de moulage 10. La machine de thermoformage sous vide 15 est fermée, et le vide localisé et le vide primaire sont initiés pour aspirer la feuille thermoplastique 12 moulable sur la surface 20 et en contact direct avec les première et seconde portions 36, 38. Les surfaces des première et seconde portions 36, 38 donnent une apparence texturée ou grainée, continue et ininterrompue, à la surface 50 visible de la feuille thermoplastique 12 préformée sans formation de lignes témoins. Dans des exemples différents, le procédé de thermoformage sous vide n'est pas nécessairement exécuté dans l'ordre décrit, peut être différent en ce qui concerne une ou plusieurs étapes particulières, peut comporter des étapes en plus de celles présentées et décrites et ne comprend pas nécessairement chacune des étapes qui ont été présentées et décrites. Par exemple, comme précédemment mentionné, le vide localisé peut rester actif pendant une période spécifiée quand le vide primaire est activé lors du procédé de thermoformage sous vide avec un insert décoratif. En outre, lors du procédé de thermoformage sous vide sans insert décoratif, le vide localisé n'a pas besoin d'être initié, de sorte que seul le vide primaire est initié. Il est entendu que ce qui précède est une description d'un ou de plusieurs exemples de modes de réalisation préférés de l'invention. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers décrits dans le présent document, mais est plutôt définie seulement par les revendications ci-dessous. En outre, les déclarations contenues dans la description précédente concernent des modes de réalisation particuliers et il ne doit pas être considéré qu'elles limitent l'étendue de l'invention ou la définition des termes utilisés dans les revendications, sauf quand un terme ou une phrase est expressément défini ci-dessus. Divers autres modes de réalisation et divers changements et diverses modifications pouvant être apportés aux modes de réalisation décrits seront apparents à l'homme du métier. Il est prévu que ces autres modes de réalisation, ces changements et ces modifications soient toutes et tous inclus dans l'étendue des revendications annexées. Tels qu'utilisés dans le présent mémoire et les revendications, les termes « par exemple », « tel(le) que » et « comme », et les verbes « comprenant », « ayant », « incluant » et les autres formes de ces verbes, quand ils sont utilisés conjointement avec une liste contenant un ou plusieurs composants ou d'autres éléments, doivent être considérés comme ouverts, ce qui signifie qu'il ne doit pas être considéré que la liste exclut d'autres composants ou éléments supplémentaires. Il doit être considéré que la définition des autres termes est celle la plus couramment utilisée, à moins qu'ils ne soient utilisés dans un contexte qui nécessite une interprétation différente. REVENDICATIONS1. Procédé de thermoformage sous vide d'une feuille en matériau thermoplastique (12) comportant un insert décoratif (14), le procédé comprenant les étapes suivantes : placement de l'insert décoratif (14) sur une première portion (36) d'une surface (20) d'un outil de moulage (10) ; maintien de l'insert décoratif (14) sur la première portion (36) de la surface (20) par l'application d'un vide localisé au niveau de la première portion (36) ; placement de la feuille en matériau thermoplastique (12) sur l'insert décoratif (14) et sur la surface (20) de l'outil de moulage (10) ; et aspiration de la feuille en matériau thermoplastique (12) sur la surface (20) et sur 10 l'insert décoratif (14) par l'application d'un vide primaire au niveau d'au moins une seconde portion (38) de la surface (20) de l'outil de moulage (10). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première portion (36) de la surface (20) de l'outil de moulage (10) forme une extension continue sans renfoncement de 15 la surface, et dans lequel les première et seconde portions (36, 38) forment ensemble une surface d'outil de moulage d'un seul tenant (20). 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le vide primaire est appliqué par l'intermédiaire d'une chambre primaire (22) et le vide localisé est appliqué par 20 l'intermédiaire d'une chambre locale (30) qui est située au sein de la chambre primaire (22) et qui communique avec la première portion (36) de la surface (20) par l'intermédiaire d'une pluralité de passages locaux (32). 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le vide localisé et le vide primaire 25 sont appliqués par l'intermédiaire d'une source commune de vide (40). 5. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l'étape d'arrêt de l'application du vide localisé lors de l'étape d'aspiration. 30 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'insert décoratif (14) comprend une entretoise (52) située entre une surface de l'insert décoratif (14) et la premièreportion (36) de la surface (20) de l'outil de moulage (10), l'entretoise (52) empêchant un contact direct entre la surface de l'insert décoratif et la surface (20) de l'outil de moulage (10). 7. Moule de thermoformage sous vide, comprenant : un outil de moulage (10) possédant une surface (20) qui comprend une première portion (36) et une seconde portion (38) ; et au moins une source de vide (40) générant un vide localisé au niveau de la première portion (36) par l'intermédiaire d'une première ligne de vide (34) et par l'intermédiaire d'une pluralité de passages locaux (32) s'étendant à travers la surface (20) vers la première portion (36), ladite au moins une source de vide (40) générant un vide primaire au niveau de la seconde portion (38) par l'intermédiaire d'une seconde ligne de vide (26) et par l'intermédiaire d'une pluralité de passages primaires (24) s'étendant à travers la surface (20) vers la seconde portion (38). 8. Moule de thermoformage sous vide selon la revendication 7, dans lequel les première et seconde portions (36, 38) sont texturées. 9. Moule de thermoformage sous vide selon la revendication 7, dans lequel la surface (20) est sensiblement continue au niveau d'une transition entre les première et seconde portions (36, 38), de sorte que la transition est imperceptible par rapport à la conformation de la surface (20). 10. Moule de thermoformage sous vide selon la revendication 7, comprenant en outre au moins une valve (44, 46) située dans la première ligne de vide (34), dans une ligne de pontage (48) servant à faire communiquer les première et seconde lignes de vide (26, 34), ou dans les deux, la valve (44, 46) régulant l'aspiration générée par la source de vide (40).