Brevet FR3012763A1 — publié le 20150508

PROCEDE DE FABRICATION PAR CHAUFFAGE ET DEFORMATION D'UN ELEMENT EN MATIERE PLASTIQUE POURVU DE MOTIFS EN RELIEF ET ARTICLE AINSI FABRIQUE [0001] La présente invention concerne de la plasturgie et plus particulièrement de la mise en forme d'éléments en matière thermoplastique. [0002] Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux techniques de thermoformage qui consistent à déformer une plaque en matière thermoplastique chauffée en l'aspirant contre un moule de forme adaptée à celle de l'élément à confectionner. [0003] Des articles très divers sont fabriqués avec ce type de technique. En particulier, c'est le cas d'articles de salle de bains tels que des cuves de baignoires, de lavabos, de bassines, etc. [0004] Il a été proposé, par exemple dans FR 2 308 498 Al, de donner à une baignoire un aspect marbré en plaçant une feuille revêtue d'un motif dessiné au dos d'une plaque en acrylique avant thermoformage de celle-ci. La déformation à chaud de l'acrylique fait alors apparaître le dessin déformé sur le côté visible de la cuve si la plaque est transparente ou translucide. Cette technique, qui comporte en outre un renforcement de la plaque par des fibres de verre, est aussi évoquée dans JP 2001-145579 A. [0005] Il est possible d'obtenir des motifs en relief sur la face visible de la cuve en utilisant une technique de moulage par injection avec des moules appropriés, ou garnis de plaquettes de texturation comme mentionné dans JP 8-276501 A. Cette technique est cependant coûteuse, et elle se prête difficilement à la réalisation d'une variété de modèles avec un même outillage. [0006] Un but de la présente invention est de proposer une autre méthode pour former des motifs, à des fins ornementales ou autres, sur un élément en matière thermoplastique. [0007] Il est proposé un procédé de fabrication d'un élément en matière plastique. Le procédé comprend : graver un motif sur une première face, ci-après nommée face B, d'une plaque en matière thermoplastique ; et - chauffer et déformer la plaque pour lui donner une forme prédéfinie. [0008] La déformation de la plaque fait apparaître un motif en retrait sur une deuxième - 2 - face de la plaque, ci-après nommée face A, opposée à la face B. Le motif en retrait de la face A a une géométrie correspondant au motif gravé sur la face B après déformation de la plaque. [0009] La mise en forme peut être effectuée par une technique classique de thermoformage, consistant à aspirer la matière plastique chauffée de la plaque contre un moule de forme déterminée. Par la connaissance préalable de la forme de l'élément, donnée par la forme du moule, on peut anticiper la façon dont le dessin gravé sur la face B se déformera pendant le thermoformage pour donner lieu au motif final sur la face A. [0010] Inversement, à partir d'un motif final souhaité sur la face A et de la forme du moule, le calcul permet de déterminer le dessin à graver initialement sur la face B. [0011] Un atout remarquable du procédé est qu'on est capable de réaliser une grande variété de motifs sur la face A du produit fini, ceci sans avoir eu besoin de modifier l'outillage de thermoformage employé. [0012] Le motif apparaissant sur la face A du produit fini pourra jouer un rôle ornemental. Une large variété de motifs peut être conçue selon les souhaits des designers. Le motif peut aussi jouer un rôle fonctionnel, selon l'application visée. [0013] La matière plastique de la plaque comprend typiquement un ou plusieurs matériaux parmi le polystyrène, le polyéthylène, le polypropylène, le polycarbonate, l' acrylonitrile butadiène styrène, le polychlorure de vinyle ou le polyméthacrylate de 20 méthyle. [0014] Si le thermoformage a été mentionné ci-dessus comme exemple de technique de mise en forme qui se prête bien au procédé, la déformation de la plaque peut être effectuée par différentes techniques de moulage, par injection ou avec aspiration ou soufflage. [0015] La plaque peut notamment avoir une épaisseur de 2 à 13 mm. le motif gravé sur 25 la première face ayant une profondeur de 3% à 80% de cette épaisseur. De préférence, la profondeur du motif gravé sera de 10% à 50% de l'épaisseur de la plaque. [0016] Dans certaines réalisations, le procédé comprend en outre le dépôt d'un matériau de comblement, par exemple une résine dans laquelle sont éventuellement noyées des fibres de renforcement, dans le motif gravé sur la première face de la plaque. La matière peut être 30 en résine transparente pour laisser passer la lumière. - 3 - [0017] Un autre aspect de la présente invention se rapporte à un élément en matière plastique comprenant une plaque en matière thermoplastique mise en forme, la plaque ayant une première face présentant un motif gravé et, à l'opposé de la première face, une deuxième face formant une face apparente de l'élément, la deuxième face présentant un motif en retrait résultant d'une déformation à chaud de la matière thermoplastique et ayant une géométrie correspondant au motif gravé de la première face. [0018] Cet élément peut notamment former une paroi de cuve pour une baignoire, lavabo, vasque ou bidet ou la paroi d'une cabine de douche ou d'un autre article de salle de bain. [0019] L'esthétique de l'élément peut éventuellement être mise en valeur en disposant au moins une source lumineuse du côté de la face de la paroi qui a été gravée. [0020] L'invention propose ainsi un article de salle de bain, comprenant : - une paroi en matière thermoplastique ayant une première face présentant un motif gravé, et une deuxième face opposée à la première face apparente sur un côté d'utilisation de l'article ; et - au moins une source lumineuse disposée du côté de la première face de la paroi. [0021] La deuxième face peut avoir un aspect lisse ou, dans un mode de réalisation avantageux, présenter un motif en retrait résultant d'une déformation à chaud de la matière thermoplastique et ayant une géométrie correspondant au motif gravé de la première face. [0022] D'autres articles pouvant être mis en forme selon l'invention comprennent, sans que ceci soit limitatif, des casques de motard ou pour activités sportives, des éléments de véhicules automobiles comme par exemple des pare-chocs, des coques ou boîtiers de divers appareils, etc. [0023] D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une plaque en matière thermoplastique avant mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention ; - les figures lA et 1B sont des vues schématiques en plan de la face A et de la face B de la plaque de la figure 1 ; - 4 - la figure 2 est une vue schématique en coupe de la plaque de la figure 1 à une étape d'un exemple de réalisation du procédé selon l'invention ; les figures 2A et 2B sont des vues schématiques en plan de la face A et de la face B de la plaque de la figure 2 ; la figure 3 est une vue schématique en coupe de la même plaque à une autre étape du procédé ; les figures 3A et 3B sont des vues schématiques en plan de la face A et de la face B de la plaque de la figure 3 ; les figures 4 et 5 sont des vues de baignoires à paroi thermoformée constituant des exemples d'éléments selon l'invention ; et la figure 6 est une vue montrant la face B d'une plaque plane en acrylique dans laquelle a été gravé un dessin en forme de treillis polygonal irrégulier ; la figure 7 montre un détail de la plaque de la figure 6 après usinage ; et la figure 8 montre le résultat obtenu sur la face A de la plaque de la figure 7 avec un rétroéclairage du côté de la face B. [0024] La figure 1 montre une plaque en matière thermoplastique convenant pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. L'épaisseur e de cette plaque est typiquement comprise entre 2 et 8 millimètres. À titre d'exemple, on peut prendre e 4 mm. [0025] Les figures 1 A et 1B montrent respectivement les faces A et B de la plaque 10 qui, initialement, sont dans un état lisse. La face A peut être protégée par un film. La face B est destinée à venir en contact avec le moule utilisé pour mettre en forme un élément à partir de la plaque 10. [0026] La matière thermoplastique de la plaque 10 est par exemple un polyméthacrylate de méthyle (PMMA), un acrylonitrile butadiène styrène (ABS) ou un polyéthylène (PE). [0027] Dans une première étape du procédé selon l'invention (figure 2), un motif 18 est formé par gravure dans la face B de la plaque 10. Cette gravure est effectuée par un outil 15 tel qu'une mèche ou une fraise montée sur la tête d'usinage d'une machine à commande numérique. [0028] L'outil 15 est déplacé le long de la face B de la plaque pour y graver le motif 18 suivant un dessin prédéfini. La profondeur p du motif gravé représente typiquement de 10% - 5 - à 50% de l'épaisseur e de la plaque 10. À titre d'exemple, on peut prendre p e x 30%. [0029] La figure 2 montre la forme, toujours lisse, de la face A de la plaque 10 après gravure du motif 18, tandis que la figure 2B montre la face B dans laquelle a été gravé le motif 18. 100301 Une étape suivante du procédé (figure 3) est le thermoformage proprement dit de l'élément en matière thermoplastique. De façon connue en soi, la plaque 10 est chauffée et amenée au contact d'un moule 22 ayant la forme prévue pour l'élément fabriqué. La plaque 10 est aspirée sur le moule 22 du côté de sa face B pour prendre la forme prescrite. Dans l'exemple dessiné, le moule est concave. Cela peut toutefois être un moule convexe, ou de forme plus complexe. [0031] Lors du thermoformage, la matière plastique de la plaque 10 est étirée. Au voisinage du motif 18 gravé sur la face B, l'étirement entraîne une contraction de la face A, qui imprime un motif en retrait 20 (figures 3A et 3B). [0032] Le motif en retrait 20 a des bords doux formés par l'étirement et la relaxation de la matière thermoplastique. Il forme un dessin correspondant à celui du motif 18 qui a été initialement gravé sur la face B, compte tenu de la transformation morphologique résultant de la déformation de la plaque 10 sur le moule 22. [0033] Ce motif en retrait à bords doux 20 présente une finition de bonne qualité et un toucher agréable. Il se présente sous la forme de rainures dont la largeur et la profondeur dépendent de la largeur et la profondeur des rainures du motif 18 gravé sur la face B, de l'épaisseur e de la plaque 10, de la température de chauffe et de la forme du moule 22. Un ou quelques essais peuvent être nécessaires pour régler les paramètres optimaux de la gravure (profondeur de gravure p, dimension et forme de l'outil de gravure 15) au regard d'un résultat final escompté. [0034] En variante, l'étape de thermoformage peut être réalisée en mettant la face A de la plaque 10 en contact avec le moule 22 de forme adaptée après que le motif 18 a été formé sur la face B. L'aspect de la face A après mise en forme est alors un peu différent. Notamment le motif en retrait 20 est typiquement plus localisé et paraîtra plus fin. [0035] Le motif gravé 18 peut suivre des lignes droites ou courbes, comme dans l'exemple des figures 2 et 3. Il peut aussi être constitué de points répartis sur la surface de la plaque 10. Ce motif se déforme lors du thermoformage. Un calcul morphologique tenant - 6 - compte de la forme de l'objet, donnée par la forme du moule 22, permet de prévoir cette déformation pour définir la forme du motif à graver sur la face B pour obtenir un résultat donné sur la face A. [0036] L'utilisation d'une machine à commande numérique à trois axes permet de graver un motif 18 de forme quelconque à la profondeur p souhaitée. [0037] Une large variété d'articles en matière plastique mis en forme à haute température peut bénéficier du procédé. [0038] Les figures 4 et 5 montrent des exemples de résultats obtenus sur des baignoires. On peut imaginer une grande variété de modèles de baignoires, lavabos, vasques ou bidets (ou autres articles thermoformés), réalisés à partir d'un même moule de thermoformage, chaque modèle présentant des caractéristiques esthétiques uniques. [0039] D'autres techniques de moulage peuvent bénéficier de l'invention, l'aspiration sur le moule n'étant pas indispensable. La déformation à chaud peut aussi résulter d'un procédé de soufflage. [0040] Une possibilité intéressante est de disposer une ou plusieurs sources lumineuses derrière la paroi de la baignoire, c'est-à-dire du côté de la face B, ce qui permet d'obtenir une esthétique élégante pour une baignoire ou un article analogue. [0041] La figure 6 illustre l'usinage de la face B d'une plaque plane en acrylique suivant un dessin en forme de treillis polygonal irrégulier. La figure 7 montre un détail de cette plaque usinée. La figure 8 montre le résultat obtenu sur la face A avec un rétroéclairage de la pièce du côté de la face B. [0042] En mettant un éclairage du côté de la face B, la lumière passe plus facilement aux emplacements où est passé l'outil de gravure 15. [0043] Une autre possibilité est de déposer sur la face B de la résine, par exemple polyester ou époxy, dans les rainures du motif gravé 18, afin de donner un aspect opaque au motif. [0044] La résine peut éventuellement contenir des fibres de renforcement, par exemple des fibres de verre ou de carbone, afin d'accroître la résistance de la pièce. [0045] Dans une réalisation, le matériau de comblement déposé dans les rainures du - 7 - motif gravé 18 est transparent ou translucide. Lorsqu'une source lumineuse est placée au dos de l'élément, on garde ainsi la possibilité de faire ressortir le motif rétroéclairé du côté de la face A. [0046] Les modes de réalisation décrits ci-dessus sont des illustrations de la présente invention. Diverses modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention qui ressort des revendications annexées. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un élément en matière plastique, le procédé comprenant : - graver un motif (18) sur une première face (B) d'une plaque (10) en matière thermoplastique ; - chauffer et déformer la plaque pour lui donner une forme prédéfinie, la déformation de la plaque faisant apparaître un motif en retrait (20) sur une deuxième face (A) de la plaque opposée à la première face, le motif en retrait ayant une géométrie correspondant au motif gravé sur la première face après déformation de la plaque. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la plaque (10) a une épaisseur (e) de 2 à 13 mm et le motif (18) gravé sur la première face a une profondeur (p) de 3 à 80%, de préférence de 10% à 50%, de ladite épaisseur. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le motif (18) gravé sur la première face (B) a une profondeur (p) de 10% à 50% de l'épaisseur (e) de la plaque (10). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre : - déposer un matériau de comblement dans le motif (18) gravé sur la première face de la plaque. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le matériau de comblement comprend une résine. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le matériau de comblement comprend en outre des fibres de renforcement. 7. Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel le matériau de comblement est sensiblement transparent ou translucide. 8. Élément en matière plastique comprenant une plaque (10) en matière thermoplastique mise en forme, la plaque ayant une première face (B) présentant un motifgravé (18) et, à l'opposé de la première face, une deuxième face (A) formant une face apparente de l'élément, la deuxième face présentant un motif en retrait (20) résultant d'une déformation à chaud de la matière thermoplastique et ayant une géométrie correspondant au motif gravé de la première face. 9. Article de salle de bain, comprenant : une paroi en matière thermoplastique ayant une première face (B) présentant un motif gravé (18), et une deuxième face (A) apparente sur un côté d'utilisation de l'article qui présente un motif en retrait (20) résultant d'une déformation à chaud de la matière thermoplastique et ayant une géométrie correspondant au motif gravé (18) de la première face (B) ; et au moins une source lumineuse disposée du côté de la première face (B) de la paroi.