Brevet FR2957838A1 — publié le 20110930

Pièce en matière plastique comprenant une portion lenticulaire, dispositifs et procédés de fabrication correspondants. 1 DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui de l'injection de pièces en matière plastique. L'invention concerne plus particulièrement la création de pièces en matière plastique transparentes ou translucides qui comprennent des portions ayant une fonction lenticulaire. L'invention s'applique plus précisément aux pièces en matière plastique rigide. Ce terme «rigide» désigne les surfaces plastiques suffisamment épaisses pour conserver naturellement leur forme, par opposition notamment à une feuille ou un film plastique souple. Cette forme peut être quelconque, en fonction des besoins. Elle est généralement plane, même si des formes plus complexes en trois dimensions sont envisageables. 2 SOLUTIONS DE L'ART ANTERIEUR Les qualités optiques des matières plastiques ont grandement évolué avec l'avènement, il y a plusieurs dizaines d'années, du polycarbonate. Il est commun d'utiliser des matières plastiques pour réaliser des emballages de produits de consommation courante. Ainsi des pièces en matière plastique rigides sont utilisées pour former des boites ou des contenants translucides laissant apparaître le ou les produits contenus dans ces emballages. Ces pièces en matière plastiques peuvent être réalisées selon plusieurs procédés, comme l'injection dans un moule, l'extrusion, etc. La production de telles pièces en matière plastiques est la plupart du temps très rapide. En effet, lorsqu'elles sont produites en volume, les temps de production de ces pièces doivent être le plus court possible. La production d'une telle pièce à l'aide de techniques d'injection comprend par exemple plusieurs phases : une phase d'injection de la matière plastique dans un moule spécifiquement conçu pour la pièce, une phase de démoulage de la pièce, une phase de séchage, etc. Le temps nécessaire à chacune de ces phases est calculé en fonction de la 30 pièce de plastique à réaliser : les paramètres qui entrent en ligne de compte pour le calcul de ces phases sont par exemple l'épaisseur de la pièce, la complexité de sa forme, etc. Or les inventeurs ont constaté qu'il se pose un problème de fabrication lorsque la pièce plastique à réaliser comprend des parties qui ne sont pas planes. C'est par exemple le cas des parties convexes, dont l'objet est de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers le support. De telles parties convexes peuvent servir à réaliser une présentation originale du ou des produits contenus dans l'emballage auquel la pièce plastique se rapporte. Une telle présentation originale peut consister à produire un effet de loupe convergente ou divergente en fonction de la position de la partie convexe par rapport au produit à présenter d'une part et à la source de lumière d'autre part. Or, les parties convexes de la pièce plastique présentent une épaisseur bien supérieure à l'épaisseur générale de la pièce, ce qui pose des problèmes de production. En effet, comme les parties convexes sont plus épaisses, il est nécessaire de prévoir un temps de séchage plus long et donc d'allonger le processus de production, ce qui ralentit la cadence générale de production. De plus les parties convexes entraînent une surconsommation de matière plastique, ce qui n'est pas économique. Les inventeurs ont donc constaté qu'il existait un besoin de fournir des pièces en matière plastique dont au moins une partie fait converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers le support, sans que la production d'une telle pièce nécessite la création d'une partie convexe sur la pièce afin de ne pas ralentir le processus de fabrication et de ne pas entraîner une surconsommation de matière plastique. 3 OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un support en matière plastique dont au moins une partie présente des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers le support. Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une technique permettant la création d'une pièce plastique, dont la partie qui présente des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière, est sensiblement plane. 4 RESUME DE L'INVENTION L'invention ne présente pas ce s inconvénients de l'art antérieur. En effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un insert destiné à être positionné au sein d'une empreinte d'un moule. Selon l'invention, ledit insert permet de mouler une portion d'une pièce plastique présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique, et ledit procédé de fabrication dudit insert comprend : - une étape de fixation, sur un support, d'une portion lenticulaire d'un film plastique, délivrant un support modifié ; - une étape de dépôt, sur ledit support modifié, d'une pellicule d'un premier métal pour durcir superficiellement ledit film plastique ; - une étape de galvanisation dudit support modifié dans un bain électrolytique pour réaliser des dépôts successifs d'un deuxième métal ; - une étape de séparation du disque métallique obtenu par galvanisation et dudit support délivrant ledit insert. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce de plastique rigide comprenant au moins une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique. Selon l'invention, un tel procédé comprend les étapes suivantes : - formation d'un moule en deux parties présentant chacune comprenant au moins une empreinte ; - positionnement, au sein d'une desdites parties dudit moule, d'au moins un insert comprenant ladite au moins une portion, ledit insert permettant de mouler ladite portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique ; - injection d'une matière a base de polymère thermoplastique dans le moule ; L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce de plastique rigide comprenant au moins une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - formation d'un moule en deux parties présentant chacune une empreinte ; - usinage d'au moins une desdites empreintes définissant ladite au moins une portion par : - un premier usinage avec une machine a commande numérique de 15 précision micrométrique en utilisant un fichier informatique de points de déplacement de l'outil définissant lesdites sections annulaires de ladite au moins une portion ; - un usinage de finition nanométrique avec une machine a commande numérique a outil de tour au diamant définissant 20 l'épaisseur desdites sections annulaires ; - injection d'une matière a base de polymère thermoplastique dans le moule. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce de plastique rigide comprenant au moins une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à 25 travers ladite pièce de plastique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - formation d'un moule en deux parties présentant chacune une empreinte ; - obtention d'une feuille transparente ou translucide portant ladite au moins une portion ; 30 - application de ladite feuille transparente ou translucide dans au moins une partie dudit moule ; - injection d'une matière a base de polymère thermoplastique dans le moule. L'invention concerne aussi une pièce de plastique rigide comprenant au moins une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique dite portion lenticulaire, obtenu par l'intermédiaire du procédé de fabrication tel que décrit précédemment. Selon l'invention, ladite au moins une portion comprend un ensemble de sections annulaires concentriques, lesdites sections annulaires ayant chacune une épaisseur comprise entre 100 et 10000 nanomètres, et chacune desdites sections annulaires étant séparée de la précédente par une distance comprise entre 1 et 100 micromètres. Ainsi, la pièce de plastique selon l'invention permet d'une part d'assurer qu'il n'est pas nécessaire de recourir à une création d'une portion convexe sur la pièce en plastique et d'autre part de ne pas nécessiter une surconsommation de matière lors de la création de la pièce. En effet, la création de sections annulaires concentriques avec les caractéristiques préalablement présentées permet de créer une section sensiblement plane présentant les mêmes caractéristiques optiques qu'une lentille sans en avoir les inconvénients, à savoir l'épaisseur nécessaire à la réalisation de la lentille. L'invention concerne encore un dispositif support d'une information et/ou d'un dessin. Selon l'invention, un tel dispositif comprend une pièce de plastique telle que décrite précédemment et comprend des moyens d'éclairage, comprenant au moins une source lumineuse dirigée vers au moins une tranche de ladite pièce de plastique pour éclairer au moins une partie d'une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière, de façon que ladite partie de ladite portion renvoie une partie de la lumière. Selon une caractéristique particulière de l'invention, la ou lesdites sources 30 lumineuses sont des diodes électroluminescentes. Selon un mode de réalisation particulier, ledit dispositif comprend un réceptacle logeant la ou lesdites sources lumineuses, des moyens d'alimentation électriques et des moyens de contrôle de l'alimentation desdites sources lumineuses. Selon une caractéristique particulière, ledit réceptacle forme une partie d'un cadre entourant ladite plaque. Selon un mode de réalisation particulier, lesdites sources lumineuses sont montées sur un circuit imprimé souple, par exemple en papier ou en plastique. Selon une caractéristique particulière, ledit réceptacle est en matière plastique, et en ce qu'au moins une partie desdits moyens de contrôle sont formés dans la masse dudit réceptacle. 5 LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 présente un schéma d'une pièce plastique selon l'invention - la figure 2 illustre le procédé de fabrication de la pièce plastique par surmoulage (technologie dite « IML ») - la figure 3 décrit le procédé de fabrication à l'aide d'un ou plusieurs inserts. - La figure 4 décrit le procédé de fabrication d'un insert. 6 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 6.1 Rappel du principe de l'invention L'invention propose donc une méthode de création d'un moule servant à la réalisation de pièces plastiques comprenant des portions lenticulaires planes. De telles portions lenticulaires ont la particularité de produire un effet de grossissement ou de rétrécissement sans avoir les inconvénients des lentilles traditionnelles à savoir notamment l'épaisseur. Pour ce faire, l'invention met en oeuvre une lentille de Fresnel avec toutefois quelques différences notoires par rapport aux lentilles de Fresnel classiques. En effet, par rapport à une lentille classique, la lentille de Fresnel réduit la quantité de matière à utiliser en découpant la surface lenticulaire en un ensemble de sections annulaires concentriques connues sous le nom de zones de Fresnel. Pour chacune de ces zones, l'épaisseur est réduite, ce qui fait que la surface globale de la lentille n'est plus lisse mais se compose de plusieurs surfaces de même courbure, séparées par des discontinuités. La lentille produite comprend ainsi un ensemble d'anneaux découpés dans des lentilles différentes. De manière communément admise, cette diminution de l'épaisseur et donc de la matière à utiliser a un prix : celui de la qualité optique, les anneaux étant visibles. Pour cette raison, les lentilles de Fresnel sont traditionnellement utilisées là où la qualité de l'image est secondaire. Comme cela a déjà été explicité, les inventeurs ont cependant constaté qu'il était nécessaire de disposer de lentilles planes sans amoindrir les qualités optiques de ces lentilles. Les inventeurs ont constaté que les techniques actuelles permettent de créer un moule comprenant une lentille de Fresnel avec un pas minimum de 0,3 millimètre (300 micromètres) entre chaque section annulaire. Or un tel pas est trop élevé pour conserver les qualités optiques de la lentille. Pour pouvoir disposer de qualité optique équivalente à celle d'une lentille classique, il est nécessaire que le pas séparant chaque section annulaire soit inférieur ou égal à cent micromètres. Un tel pas de séparation est extrêmement complexe à obtenir. La pièce de plastique rigide de l'invention comprend au moins une portion lenticulaire. Une portion lenticulaire comprend un ensemble de sections annulaires concentriques, ces sections annulaires ayant chacune une épaisseur comprise entre 100 nanomètres et 10 micromètres, et chacune des sections annulaires est séparée de la précédente par une distance comprise entre 1 et 100 micromètres. Des lentilles de Fresnel du type précédent, dont le pas séparant chaque section annulaire est inférieur à 100 micromètres, existent actuellement sous la forme de feuilles de plastiques souples, dont l'épaisseur n'excède pas quelques dixièmes de millimètres. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, présenté en relation avec la figure 2, les inventeurs ont eu l'idée de créer la pièce de plastique rigide comprenant une partie lenticulaire à l'aide d'une technique dite IML (de l'anglais pour « In-mould labelling »). Cette technique est traditionnellement utilisée pour marquer des emballages ou des éléments à l'aide d'étiquettes lors de la phase d'injection de la pièce plastique. Selon ce premier mode de réalisation, le procédé de création de la pièce plastique 21 selon l'invention comprend les étapes suivantes : - formation d'un moule en deux parties présentant chacune une empreinte de la pièce plastique à injecter ; - obtention d'une feuille transparente ou translucide 22 portant la portion lenticulaire 23 ; - application de la feuille transparente ou translucide 22 dans une partie ou plusieurs parties du moule ; - injection d'une matière a base de polymère thermoplastique dans le moule. Ainsi, la pièce plastique 21 comprend une ou plusieurs portions lenticulaires. Comme cela est explicité par la suite, ce premier mode de réalisation comprend cependant quelques inconvénients. Selon un deuxième mode de réalisation, non représenté, une empreinte est 25 usinée afin de produire un négatif de la portion lenticulaire. Un tel usinage est réalisé en deux temps : - un premier usinage avec une machine a commande numérique de précision micrométrique en utilisant un fichier informatique de points de déplacement de l'outil définissant lesdites sections annulaires de ladite au 30 moins une portion ; - un usinage de finition nanométrique avec une machine a commande numérique a outil de tour au diamant définissant l'épaisseur desdites sections annulaires. Il est ainsi possible d'obtenir, directement sur l'une quelconque des 5 empreintes de moule, un négatif de la lentille de Fresnel qui sera moulée en même temps que la pièce plastique. Pour les deux modes de réalisation précédents, à l'issue de l'injection, on dispose d'une pièce plastique qui n'a pas les inconvénients de l'art antérieur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, présenté par la suite en 10 relation avec les figures 3 et 4, des inserts sont positionnés à certains emplacements dans les empreintes du moule. En effet, les inventeurs ont constaté que les modes de réalisations précédents ne permettent pas de positionner librement la portion lenticulaire sur la pièce plastique finale. Ils ont ainsi eu l'idée de fabriquer des inserts amovibles et repositionnables qui sont placés dans une 15 empreinte du moule. 6.2 Fabrication d'un insert Selon un mode de réalisation de l'invention, la fabrication d'une pièce plastique comprenant les inserts qui permettent de mouler les portions lenticulaires de la pièce plastique sont produits selon une méthode particulière 20 permettant d'assurer que les spécifications des portions lenticulaires seront respectées. En effet, selon le premier mode de réalisation de la pièce plastique, basé sur la technologie IML, il est nécessaire de disposer d'un film plastique transparent ou translucide qui comporte les portions lenticulaires que l'on souhaite 25 disposer sur la pièce plastique. Selon la technique IML, il est nécessaire que la taille du film plastique soit la même que la taille de la pièce de plastique à mouler. Or, un tel film plastique est complexe à fabriquer. De plus, si l'on souhaite modifier la ou les positions des portions lenticulaires sur la pièce de plastique à mouler, il est nécessaire de modifier la ou les positions des portions lenticulaires 30 sur le film plastique lui-même, ce qui est un inconvénient de cette technique dans le cas de l'invention. En effet, de tels films plastiques sont complexes à fabriquer et il est économiquement très préjudiciable de devoir mettre au rebut les films déjà fabriqués au prétexte d'un changement de position des portions lenticulaires. Ainsi, il est souhaitable de réaliser des inserts qui pourront être librement positionnés dans le moule de la pièce à injecter pour réaliser les portions lenticulaires. Selon un premier mode de réalisation, ces inserts peuvent être usinés, selon une méthode sensiblement identique à la méthode d'usinage des moules préalablement présentée. Selon une deuxième méthode, présenté en relation avec la figure 4, la fabrication de ces inserts peut être réalisée en utilisant une technique de galvanisation. Plus précisément, la méthode de fabrication des inserts est la suivante : - une étape de fixation, sur un glassmaster (un disque en verre) 40, d'une portion lenticulaire 41 préalablement extraite d'un film plastique 42 ; - une étape de dépôt, sur ce glassmaster modifié, d'une pellicule d'un premier métal (par exemple de l'argent) pour durcir superficiellement et pour pouvoir décoller la matrice par la suite ; - une étape de galvanisation de ce glassmaster dans un bain électrolytique pour réaliser des dépôts successifs d'un deuxième métal (comme par exemple du nickel) ; - une étape de séparation du disque métallique (également appelé «stamper », de l'anglais pour « matrice de pressage ») 43 obtenu par galvanisation du glassmaster. S'il n'est pas à une taille adaptée, le disque de nickel est ensuite usiné sous la forme d'un insert qui a globalement la taille de la portion lenticulaire souhaitée. Selon un troisième mode de réalisation, l'étape de fixation d'une portion lenticulaire préalablement extraite d'un film plastique n'est pas réalisée sur un glassmaster, mais directement sur un stamper. Le procédé de fabrication de la pièce plastique à partir d'un insert est présenté en relation avec la figure 3. Il comprend une étape de création de l'insert 31, une étape de positionnement de l'insert dans une empreinte 32, une étape d'injection d'une matière plastique dans le moule 33 conduisant à l'obtention de la pièce avec partie lenticulaire 34. La figure 1 illustre un exemple de dispositif selon l'invention, référencé 10. Il comprend une surface 11 transparente ou translucide. Cette surface est ici entourée d'un cadre 12, qui est optionnel dans d'autres modes de réalisation, et qui peut notamment être limité, dans certains cas, à sa partie inférieure 121, dans laquelle sont logés des moyens d'éclairage (selon certains modes de réalisation de l'invention). Il comprend une portion lenticulaire 111 obtenue selon l'un des modes de réalisation de l'invention tel que présenté précédemment.10 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un insert destiné à être positionné au sein d'une empreinte d'un moule, caractérisé en ce que ledit insert permet de mouler une portion d'une pièce plastique présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique, ledit procédé de fabrication dudit insert comprenant : une étape de fixation, sur un support, d'une portion lenticulaire d'un film plastique, délivrant un support modifié ; - une étape de dépôt, sur ledit support modifié, d'une pellicule d'un premier métal pour durcir superficiellement ledit film plastique ; une étape de galvanisation dudit support modifié dans un bain électrolytique pour réaliser des dépôts successifs d'un deuxième métal ; une étape de séparation du disque métallique obtenu par galvanisation et dudit support délivrant ledit insert. 2. Procédé de fabrication d'une pièce de plastique rigide comprenant au moins une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : formation d'un moule en deux parties présentant chacune comprenant au moins une empreinte ; positionnement, au sein d'une desdites parties dudit moule, d'au moins un insert, tel que revendiqué en revendication 1, comprenant ladite au moins une portion, ledit insert permettant de mouler ladite portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique ; injection d'une matière a base de polymère thermoplastique dans le moule ;30. Pièce de plastique rigide comprenant au moins une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière lorsque celle-ci passe à travers ladite pièce de plastique dite portion lenticulaire, obtenu par l'intermédiaire du procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite au moins une portion comprend un ensemble de sections annulaires concentriques, lesdites sections annulaires ayant chacune une épaisseur comprise entre 100 et 10000 nanomètres, et chacune desdites sections annulaires étant séparée de la précédente par une distance comprise entre 1 et 100 micromètres. 4. Dispositif support d'une information etiou d'un dessin, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de plastique selon la revendication 3 et en ce qu'il comprend des moyens d'éclairage, comprenant au moins une source lumineuse dirigée vers au moins une tranche de ladite pièce de plastique pour éclairer au moins une partie d'une portion présentant des caractéristiques permettant de faire converger ou diverger la lumière, de façon que ladite partie de ladite portion renvoie une partie de la lumière. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ou lesdites sources lumineuses sont des diodes électroluminescentes. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend un réceptacle logeant la ou lesdites sources lumineuses, des moyens d'alimentation électriques et des moyens de contrôle de l'alimentation desdites sources lumineuses. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit réceptacle forme une partie d'un cadre entourant ladite plaque. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé ence que lesdites sources lumineuses sont montées sur un circuit imprimé souple, par exemple en papier ou en plastique. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que ledit réceptacle est en matière plastique, et en ce qu'au moins une partie desdits moyens de contrôle sont formés dans la masse dudit réceptacle.