Brevet FR2997892A1 — publié le 20140516

- DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des pièces plastiques, en particulier les pièces d'habillage des habitacles des véhicules automobiles, et a pour objet un procédé de fabrication de telles pièces pourvues d'au moins une empreinte à fond coloré, une installation pour mettre en oeuvre ce procédé et une pièce plastique obtenue par l'intermédiaire de ce procédé. Dans de nombreux domaines, notamment des biens d'équipement et de grande consommation, et en particulier dans le domaine automobile, les utilisateurs expriment de manière de plus en plus insistante leur souhait de disposer d'un aspect visuel original, préférentiellement quasi personnalisé. La réponse à cette demande passe notamment par la proposition, par exemple dans le domaine automobile, d'intérieurs colorés, voire multicolores, associés à des volumes ou des reliefs décoratifs. Ainsi, les constructeurs sont à la recherche de solutions techniques améliorées pour les pièces de revêtement intérieur des habitacles des véhicules, généralement en matière plastique moulée et/ou thermoformée, compatibles avec les procédés de fabrication actuels. En outre, ces solutions techniques destinées à répondre à la demande précitée devraient être flexibles et aisément adaptables à des souhaits esthétiques variés, pouvoir se greffer facilement sur les procédés de fabrication existants, sans modification notable, et ne pas entraîner de surcoût sensible. Dans ce contexte, un problème particulièrement délicat est 25 apparu en relation avec la réalisation d'empreintes, de moulures négatives ou en creux ou de renfoncements décoratifs analogues en surface, lorsqu'une coloration spécifique de l'intérieur de ses éléments est souhaitée. Différentes propositions sont déjà connues pour tenter de répondre à cette problématique, à savoir : 30 - coloration du fond de l'empreinte avec un masque ou par tampographie, après moulage ou thermoformage de la pièce plastique avec son empreinte ; -2- - la mise en place d'une pièce ou d'un élément décoratif additionnel(le) dans la surface de la pièce plastique, par exemple par insertion, collage ou analogue. Toutefois, ces solutions connues sont coûteuses et requièrent 5 des éléments et/ou des opérations supplémentaires après fabrication de la pièce plastique. D'autres propositions ont été faites pour colorer la couche apparente de la pièce avant son formage ou pour réaliser la pièce par surmoulage d'une peau colorée (voir par exemple WO 2011/079961 ou 10 EP 0 855 952). Toutefois, ces procédés connus ne sont pas destinés à la coloration d'emplacements particuliers et, en tout état de cause, ne permettent pas de garantir une coloration précise d'une éventuelle empreinte formée postérieurement. La présente invention a pour but de proposer une solution au 15 problème précité, en répondant à au moins certaines des exigences de mise en oeuvre indiquées. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce en matière plastique comportant, au niveau de sa face apparente, au moins un(e) empreinte ou renfoncement analogue au moins partiellement 20 coloré ladite pièce étant constituée par ou comprenant au moins une couche formant ladite face apparente, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à fournir un moule en deux parties complémentaires dont l'une est équipée, sur sa face active dirigée vers l'autre partie, d'au moins une pièce rapportée formant tampon encreur et modeleur, et à réaliser, pour chaque nouvelle 25 pièce à fabriquer, essentiellement au moins les opérations suivantes : application d'au moins une substance colorante sur ledit ou chaque tampon, le cas échéant selon un motif déterminé ; mise en place d'une feuille en un matériau polymère thermoplastique entre les deux parties du moule à l'état ouvert ; fermeture du moule avec application contrôlée de chaleur et de 30 pression sur la face de la feuille opposée au(x) tampon(s), au moins au niveau de la ou des région(s) de cette dernière destinée(s) à venir en contact avec le ou les tampon(s) ; et enlèvement de la pièce pourvue d'au moins une empreinte colorée, après ouverture du moule. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- 35 après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - 3 - la figure 1 est une vue en coupe schématique simplifiée d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon un mode de réalisation de l'invention ; les figures 2 à 5 illustrent, par l'intermédiaire de vues en coupe schématiques, quatre phases opératoires consécutives du procédé de fabrication selon l'invention, en relation avec une technique de surmoulage de peau, mises en oeuvre sur une installation telle que représentée à la figure 1; la figure 6 est une vue en coupe schématique de la pièce 10 produite par le procédé des figures 2 à 5, et, la figure 7 est une variante de réalisation du moyen d'application de substance colorante faisant partie de l'installation représentée figure 1. Les figures 1 à 5 illustrent un mode de réalisation d'un procédé 15 de fabrication d'une pièce 1 en matière plastique comportant, au niveau de sa face apparente l', au moins un(e) empreinte ou renfoncement analogue 2 au moins partiellement coloré, ladite pièce 1 étant constituée par ou comprenant au moins une couche 4 formant ladite face apparente V. Conformément à l'invention, ce procédé consiste tout d'abord à 20 fournir un moule en deux parties complémentaires 5 et 5' dont l'une 5 est équipée, sur sa face active 6 dirigée vers l'autre partie 5', d'au moins une pièce rapportée 7 formant tampon encreur et modeleur (Figure 2). Ensuite, ce procédé consiste de manière courante à réaliser, pour chaque nouvelle pièce 1 à fabriquer, essentiellement au moins les opérations suivantes : 25 application d'au moins une substance colorante 3 sur ledit ou chaque tampon 7, le cas échéant selon un motif déterminé (Figure 3) ; mise en place d'une feuille 4' en un matériau polymère thermoplastique entre les deux parties 5 et 5' du moule à l'état ouvert (Figure 3) ; fermeture du moule avec application contrôlée de chaleur et de pression sur la face 8 de la 30 feuille 4' opposée au(x) tampon(s) 7, au moins au niveau de la ou des région(s) 9 de cette dernière destinée(s) à venir en contact avec le ou les tampon(s) 7 (Figures 4 et 5) ; et enlèvement de la pièce 1 pourvue d'au moins une empreinte 2 colorée, après ouverture du moule 5, 5' (Figure 7). Les opérations d'application de la substance 3 sur le tampon 7 35 et la mise en place de la feuille 4' peuvent éventuellement être au moins partiellement chevauchantes, voire simultanées. - 4 - Grâce à l'invention, il est ainsi possible de réaliser en une seule phase opératoire à la fois la forme et la coloration définitives d'au moins une empreinte 2, la pièce 1 extraite du moule ne nécessitant aucune opération supplémentaire de traitement (au moins en ce que concerne la finition de la ou des empreintes 2). En outre, la mise en oeuvre de la coloration simultanée de la ou des empreintes 2 ne perturbent pas le procédé de fabrication (seule une opération supplémentaire de dépôt de substance 3 sur le/les tampons 7 est rajoutée) et ne nécessite aucune modification substantielle du moule en lui- même (uniquement tampon 7 rapporté dans le moule et association d'un moyen 10 d'application de substance colorante 3 au moule). De plus, le nombre, la forme et la disposition des empreintes 2, ainsi que leur coloration, peuvent être aisément modifiés sans entraîner de modification au niveau des parties 5, 5' du moule et tout en autorisant 15 aisément un retour à une production de pièces 1 sans empreinte 2. De manière avantageuse, le procédé consiste à fournir, durant la phase de fermeture du moule, des conditions de pression et de température telles que le matériau formant la feuille 4' est, d'une part, au moins au niveau de la ou de chaque région 9 située en regard d'un tampon 20 7, porté au-delà de sa température de transition vitreuse mais en deçà de sa température de fusion et, d'autre part, appliqué de manière intime contre le tampon 7 concerné pour obtenir un transfert de la ou des substance(s) colorante(s) 3 et du motif en relief du tampon 7 considéré. Afin d'aboutir à une coloration extrêmement persistante et 25 résistante aux agressions extérieures (UV, solvants, produits de nettoyage, ...), il peut être prévu que le matériau de la feuille 4' soit, au niveau de la ou de chaque région 9 située en face du ou d'un tampon 7, porté à une température adaptée pour aboutir à une imprégnation dans la masse, au moins au niveau d'une couche superficielle dudit matériau, par la 30 ou les substance(s) colorante(s) 3, préférentiellement avec formation d'une liaison chimique. Toutefois, la ou les substances colorantes 3 peuvent également former une couche superficielle, sans mélange de phase avec le matériau de la feuille 4', sa ou leur fixation définitive au fond de l'empreinte 2 étant 35 éventuellement assurée par l'apport calorique lors de la formation de l'empreinte 2 correspondante. - 5 - En outre, la liaison entre les substances colorantes 3 et la feuille 4' peut être renforcée par la mise en oeuvre de promoteurs d'adhérence ou de colles (application par jet d'encre). En accord avec une variante de réalisation pratique, compatible 5 avec un procédé de fabrication automatisé et flexible, ressortant notamment de la figure 1, l'invention peut consister, pour la réalisation d'une série de pièces 1 similaires, à mettre en place préalablement, par fixation amovible et avec un positionnement prédéfini, un ou plusieurs tampon(s) 7 encreur(s) et modeleur(s), en tant qu'insert(s) situé(s) sur l'une 5 des parties 5, 5' du 10 moule. Elle peut également consister à déposer la ou les substance(s) colorante(s) sur le ou chaque tampon 7 par au moins un moyen d'application 10, préférentiellement monté sur un bras robotisé ou analogue 10', avant chaque fermeture du moule. Selon une disposition technique privilégiée de l'invention, 15 autorisant une très grande flexibilité de fabrication et permettant un bon transfert des substances colorantes 3, chaque tampon 7 est fixé amoviblement à un emplacement indexé sur la face 6 correspondante de la partie 5 concernée du moule 5, 5' par une liaison adhésive de contact ou sensible à la pression, ledit tampon 7 étant avantageusement réalisé en 20 silicone ou recouvert d'une couche de silicone (structure support sous- jacente de forme adaptée) et présentant préférentiellement des flancs latéraux 7' au moins légèrement convergents de sa base vers sa face supérieure 7'. La forme, la conformation, la taille et l'étendue des tampons 7, ainsi que la complexité des motifs et des reliefs qu'ils portent, peuvent 25 bien entendu varier dans de grandes proportions. La pièce 1 peut, selon une première variante, non illustrée spécifiquement dans les dessins annexés, n'être constituée que par la feuille 4', c'est-à-dire ne présenter qu'une seule couche 4 (elle-même éventuellement à structure laminée ou stratifiée), et le procédé de 30 fabrication selon l'invention peut alors consister uniquement en un thermoformage avec réalisation intégrée d'une ou de plusieurs empreintes colorées 2 selon les modalités indiquées précédemment. Dans ce cas, la seconde partie 5' du moule peut éventuellement comporter un léger renfoncement en face du tampon 7. 35 Néanmoins, selon une seconde variante privilégiée, et ressortant des figures 2 à 5 et 7 des dessins annexés, le procédé consiste à réaliser une pièce 1 à au moins deux couches 4 et 11 comprenant une - 6 - première couche 4 formant peau apparente, constituée par la feuille 4' en matière thermoplastique, et au moins une seconde couche 11 formant structure support et/ou de remplissage continu ou non, recouverte par ladite peau 4, la seconde couche 11 étant obtenue par injection dans le moule 5, 5' utilisé pour créer l'empreinte ou les empreintes 2 colorée(s) (Figures 4 et 5). Plus précisément, dans le cadre de cette seconde variante, le procédé peut consister, après mise en place d'une feuille 4' destinée à former la peau 4 et fermeture du moule 5, 5', à injecter sous pression et à chaud le matériau destiné à former la seconde couche 11, entre la seconde 10 partie 5' du moule et la face 8 de la feuille 4' opposées au(x) tampon(s) 7, de manière à ramollir le matériau de ladite feuille (4') et à le pousser en contact intime avec le(s)dit(s) tampon(s) 7, au niveau de la ou des région(s) 9 concernée(s) de la feuille 4' (Figure 5). Selon une disposition technique possible du procédé, ce dernier 15 peut en outre consister, lors de la fermeture du moule 5, 5' et avant injection du matériau destiné à former la seconde couche 11, à réaliser au moins un premier formage grossier par déformation plastique sous pression, et éventuellement par apport calorique, de la feuille 4' en matériau polymère thermoplastique (Figure 4), les deux parties 5 et 5' du moule étant ensuite 20 éventuellement légèrement écartées, avant injection sous pression du matériau formant la seconde couche 11 et finalisant la configuration de la peau 4. A titre d'exemples non limitatifs de matériaux, la première couche 4 peut être constituée d'un matériau thermoplastique du type 25 polyoléfinique (éventuellement avec une couche externe de polyuréthane) et la seconde couche 11 d'un polymère du type polypropylène, polyamide ou analogue (exemples d'épaisseurs : couche 4 : 0,5 mm / couche 11 : 2,5 mm) Dans le cas de décorations élaborées et complexes, il peut être 30 envisagé de déposer au moins deux substances colorantes 3 de couleurs différentes sur le ou au moins l'un des tampon(s) 7, le cas échéant respectivement au niveau de surfaces situées à des distances différentes de la base du tampon 7 considéré et/ou selon des motifs prédéfinis. Les substances colorantes 3 peuvent être composées de manière 35 connue par des mélanges d'encres, de diluant et de durcisseur. - 7 - La surface de la feuille 4' destinée à former la face apparente l' de la pièce 1 peut avantageusement être prétraitée par flammage (traitement plasma ou Corona). L'invention porte également sur une installation de fabrication 5 pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication décrit précédemment. Cette installation comprend essentiellement, comme le montrent les figures 1 à 5 des dessins, un moule en deux parties 5 et 5' (mâle/femelle ; noyau/cavité), mobiles l'une par rapport à l'autre et aptes à définir un état ouvert et un état fermé pour ledit moule, ledit moule étant 10 éventuellement associé à un système 12 d'injection de matériau thermoplastique fondu. Cette installation est caractérisée en ce que l'une 5 des deux parties 5, 5' du moule comporte, au niveau de sa face 6 tournée vers l'autre partie 5', au moins un tampon encreur et modeleur 7 fixé de manière 15 amovible à un emplacement déterminé de ladite face 6, par exemple par l'intermédiaire d'une liaison adhésive par contact ou sensible à la pression, et en ce que ladite installation comprend en outre un moyen 10 d'application de substance(s) colorante(s) 3 sur le ou chaque tampon 7 par contact, projection, pulvérisation, transfert ou un mode de dépôt analogue, ledit 20 moyen 10 étant préférentiellement monté sur un bras robotisé 10' ou un dispositif automatique de déplacement contrôlé analogue. Le moyen d'application 10 peut consister en une tête d'encrage utilisant une technologie de jet d'encre 3D, de tampographie ou encore de film transfert. 25 Cette tête d'encrage peut éventuellement être multiple ou encore autoriser le dépôt de différentes couleurs. Le déplacement de cette tête est prévu de telle manière qu'elle est entièrement située en-dehors du moule lorsque ce dernier doit se fermer et que la direction de dépôt des substances 3 s'effectue perpendiculairement à la surface supérieure 30 d'impression du tampon 7. Le mouvement du bras 10' sera commandé en synchronisme avec le mouvement des parties 5, 5' du mouvement et l'actionnement du système 12 (connu en lui-même). En variante, et comme le montre la figure 7, le moyen d'application 10 peut également consister en un rouleau encreur apte à 35 appliquer différentes substances colorantes 3, éventuellement selon différents motifs, sur un ou plusieurs tampons 7. Enfin, l'invention concerne également une pièce plastique 1 comportant, au niveau de sa face apparente l', au moins une empreinte ou zone renfoncée analogue 2 dont au moins le fond est au moins partiellement coloré, le cas échéant selon un motif déterminé, et ladite pièce 1 étant éventuellement constituée d'au moins deux couches 4 et 11, à savoir une première couche 4 formant peau apparente et au moins une seconde couche 11 formant structure de support et/ou de remplissage. Cette pièce 1, notamment pièce d'habitacle de véhicule et plus particulièrement corps de tableau de bord, est obtenue au moyen de 10 l'installation précitée et par mise en oeuvre du procédé de fabrication décrit précédemment. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers 15 éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1) Procédé de fabrication d'une pièce en matière plastique comportant, au niveau de sa face apparente, au moins un(e) empreinte ou renfoncement analogue au moins partiellement coloré ladite pièce étant constituée par ou comprenant au moins une couche formant ladite face apparente, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à fournir un moule en deux parties complémentaires (5 et 5') dont l'une (5) est équipée, sur sa face active (6) dirigée vers l'autre partie (5'), d'au moins une pièce rapportée (7) formant tampon encreur et modeleur, et à réaliser, pour chaque nouvelle pièce (1) à fabriquer, essentiellement au moins les opérations suivantes : application d'au moins une substance colorante (3) sur ledit ou chaque tampon (7), le cas échéant selon un motif déterminé ; mise en place d'une feuille (4') en un matériau polymère thermoplastique entre les deux parties (5 et 5') du moule à l'état ouvert ; fermeture du moule avec application contrôlée de chaleur et de pression sur la face (8) de la feuille (4') opposée au(x) tampon(s) (7), au moins au niveau de la ou des région(s) (9) de cette dernière destinée(s) à venir en contact avec le ou les tampon(s) (7) ; et enlèvement de la pièce (1) pourvue d'au moins une empreinte (2) colorée, après ouverture du moule (5, 5'). 2) Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à fournir, durant la phase de fermeture du moule, des conditions de pression et de température telles que le matériau formant la feuille (4') est, d'une part, au moins au niveau de la ou de chaque région (9) située en regard d'un tampon (7), porté au-delà de sa température de transition vitreuse mais en deçà de sa température de fusion et, d'autre part, appliqué de manière intime contre le tampon (7) concerné pour obtenir un transfert de la ou des substance(s) colorante(s) (3) et du motif en relief du tampon (7) considéré. 3) Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de la feuille (4') est, au niveau de la ou de chaque région (9) située en face du ou d'un tampon (7), porté à une température adaptée pour aboutir à une imprégnation dans la masse, au moins au niveau d'une couche superficielle dudit matériau, par la ou les substance(s) colorante(s) (3), préférentiellement avec formation d'une liaison chimique.- 10 - 4) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste, pour la réalisation d'une série de pièces (1) similaires, à mettre en place préalablement, par fixation amovible et avec un positionnement prédéfini, un ou plusieurs tampon(s) (7) encreur(s) et modeleur(s), en tant qu'insert(s) situé(s) sur l'une (5) des parties (5, 5') du moule, et en ce qu'il consiste à déposer la ou les substance(s) colorante(s) sur le ou chaque tampon (7) par au moins un moyen d'application (10), préférentiellement monté sur un bras robotisé ou analogue (10'), avant chaque fermeture du moule. 5) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou chaque tampon (7) est fixé amoviblement à un emplacement indexé sur la face (6) correspondante de la partie (5) concernée du moule (5, 5') par une liaison adhésive de contact ou sensible à la pression, ledit tampon (7) étant avantageusement réalisé en silicone ou recouvert d'une couche de silicone et présentant préférentiellement des flancs latéraux (7') au moins légèrement convergents de sa base vers sa face supérieure (7'). 6) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une pièce (1) à au moins deux couches (4 et 11) comprenant une première couche (4) formant peau apparente, constituée par la feuille (4') en matière thermoplastique, et au moins une seconde couche (11) formant structure support et/ou de remplissage continu ou non, recouverte par ladite peau (4), la seconde couche (11) étant obtenue par injection dans le moule (5, 5') utilisé pour créer l'empreinte ou les empreintes (2) colorée(s). 7) Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste, après mise en place d'une feuille (4') destinée à former la peau (4) et fermeture du moule (5, 5'), à injecter sous pression et à chaud le matériau destiné à former la seconde couche (11), entre la seconde partie (5') du moule et la face (8) de la feuille (4') opposées au(x) tampon(s) (7), de manière à ramollir le matériau de ladite feuille (4') et à le pousser en contact intime avec le(s)dit(s) tampon(s) (7), au niveau de la ou des région(s) (9) concernée(s) de la feuille (4'). 8) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il consiste, lors de la fermeture du moule (5, 5') et avant injection du matériau destiné à former la seconde couche (11), à réaliser au moins un premier formage grossier par- 11 - déformation plastique sous pression, et éventuellement par apport calorique, de la feuille (4') en matériau polymère thermoplastique, les deux parties (5 et 5') du moule étant ensuite éventuellement légèrement écartées, avant injection sous pression du matériau formant la seconde couche (11) et finalisant la configuration de la peau (4). 9) Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer au moins deux substances colorantes (3) de couleurs différentes sur le ou au moins l'un des tampon(s) (7), le cas échéant respectivement au niveau de surfaces situées à des distances différentes de la base du tampon (7) considéré et/ou selon des motifs prédéfinis. 10) Installation de fabrication pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant un moule en deux parties (5 et 5'), mobiles l'une par rapport à l'autre et aptes à définir un état ouvert et un état fermé pour ledit moule, ledit moule étant éventuellement associé à un système (12) d'injection de matériau thermoplastique fondu, installation caractérisée en ce que l'une (5) des deux parties (5, 5') du moule comporte, au niveau de sa face (6) tournée vers l'autre partie (5'), au moins un tampon encreur et modeleur (7) fixé de manière amovible à un emplacement déterminé de ladite face (6), par exemple par l'intermédiaire d'une liaison adhésive par contact ou sensible à la pression, et en ce que ladite installation comprend en outre un moyen (10) d'application de substance(s) colorante(s) (3) sur le ou chaque tampon (7) par contact, projection, pulvérisation, transfert ou un mode de dépôt analogue, ledit moyen (10) étant préférentiellement monté sur un bras robotisé (10') ou un dispositif automatique de déplacement contrôlé analogue. 11) Pièce en matière plastique, notamment pièce d'habitacle de véhicule et plus particulièrement corps de tableau de bord, obtenue au moyen de l'installation de fabrication selon la revendication 10 et en mettant en oeuvre le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ladite pièce (1) comportant, au niveau de sa face apparente (1'), au moins une empreinte ou zone renfoncée analogue (2) dont au moins le fond est au moins partiellement coloré, le cas échéant selon un motif déterminé, et ladite pièce (1) étant éventuellement constituée d'au moins deux couches (4 et 11), à savoir une première couche (4) formant- 12 - peau apparente et au moins une seconde couche (11) formant structure de support et/ou de remplissage.