FR2469994A1 - Vacuum-forming textured mouldings - where vacuum drawn sheet on male tool moves into evacuated female whilst male is pressurised - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé et appareil pour thermoformer sous vide une feuille thermoplastique et y produire une surface grenée.Method and apparatus for vacuum thermoforming a thermoplastic sheet and producing a grained surface thereon.
La présente invention se rapporte, d'une manière générale, a un procédé et a un appareil pour mettre en forme et pour produire une empreinte formant un "grain" a la surface d'une matière thermoplastique qui se présente sous la forme d'une feuille et elle concerne plus particulièrement un procédé et un appareil pour le thermoformage sous vide d'une feuille de matière plastique afin de la transformer en un objet ayant des creux profonds, tout en reproduisant le dessin de grain désiré fidèlement sur sa surface. The present invention relates generally to a method and apparatus for shaping and producing an imprint forming a "grain" on the surface of a thermoplastic material which is in the form of a sheet and it relates more particularly to a method and an apparatus for vacuum thermoforming a plastic sheet in order to transform it into an object having deep recesses, while reproducing the desired grain pattern faithfully on its surface.
L'expression "thermiormage sous vide" désigne, en gé néral, un procédé dans lequel une feuille thermoplastique tendue dans un cadre est chauffée afin de l'amollir convenables ment avant de la placer sur une forme mâle ou femelle, un vide étant ensuite créé dans l'espace compris entre la feuille et la surface de la forme, dans certains cas avec le concours d'air comprimé, afin d'assurer une application étroite. Pour éviter des inégalités locales d'épaisseur dans l'objet produit, la surface de la forme doit être rendue lisse par un procédé approprié. Quand il s'agit de produire des objets ayant des creux profonds, cette mesure se révèle, toutefois, insuffisante pour éliminer les inégalités locales d'épaisseur de la paroi. The expression "vacuum thermoreading" denotes, in general, a process in which a thermoplastic sheet stretched in a frame is heated in order to soften it properly before placing it on a male or female form, a vacuum then being created in the space between the sheet and the surface of the form, in some cases with the help of compressed air, in order to ensure narrow application. To avoid local thickness inequalities in the object produced, the surface of the form must be made smooth by an appropriate process. When it comes to producing objects with deep valleys, this measure turns out, however, insufficient to eliminate local inequalities in wall thickness.
Dans une variante du procédé précédent, on rend la feuille de matière plastique chauffée convexe en la préformant par un courant d'air vers le haut, la forme mâle étant montée sous celle-ci pour s'élever ensuite vers ladite feuille de ma tière plastique, puis un vide est créé dans l'espace compris entre elles. Ce préformage a l'aide d'air comprimé peut éliminer plus ou moins les inégalités quand il s'agit de produire des objets ayant des creux relativement profonds.Selon une variante de ce dernier procédé, on abaisse une première fois une òrme malle vers la feuille de matière plastique chauffée aux fins de préformage, puis on l'abaisse davantage afin de placer la feuille préformée sur la forme femelle en ménageant un espace entre elles dans lequel un vide est créé pour l'ap- pliquer étroitement. In a variant of the above process, the heated plastic sheet is made convex by preforming it with an upward air flow, the male form being mounted under it and then rising towards said sheet of my plastic material. , then a vacuum is created in the space between them. This preforming using compressed air can more or less eliminate inequalities when it comes to producing objects having relatively deep hollows. According to a variant of this latter process, a trunk shape is lowered for the first time plastic sheet heated for preforming purposes, then lowered further to place the preformed sheet on the female form, leaving a space between them in which a vacuum is created to apply it closely.
Toutefois, tous ces divers procédés ne sont pas entièrement satisfaisants pour produire des objets ayant des creux profonds avec des pentes très raides et un dessin de grain a la surface. En effet, il est inévitable que la paroi soit mince a l'endroit des parties fortement saillantes ou des creux et le grain de la surface dispazaitpsouvent par endroits a cause du fluage local ou de l'extension de la feuille. However, not all of these various methods are entirely satisfactory for producing objects having deep valleys with very steep slopes and a pattern of grain on the surface. Indeed, it is inevitable that the wall will be thin at the place of the strongly projecting parts or of the hollows and the grain of the surface will often disappear in places because of the local creep or the extension of the sheet.
En conséquence, le but de la présente invention est de fournir des procédés de thermoformage sous vide perfectionnés pour produire des objets ayant des creux profonds et dont les parois ne présentent pas des inégalités d'épaisseur notables, tout en assurant une reproduction correcte du dessin du grain désiré a la surface de ceux-ci. Consequently, the object of the present invention is to provide improved vacuum thermoforming methods for producing objects having deep recesses and the walls of which do not exhibit significant thickness inequalities, while ensuring correct reproduction of the drawing of the grain desired on the surface of these.
L'invention a pour objet un procédé pour former une feuille thermoplastique et y graver une empreinte afin de produire un objet ayant des creux profonds et dont la surface présente un dessin de grain, qui consiste : a chauffer la feuille de matière plastique tendue ; a placer cette feuille sur la surface d'une forme mâle convexe aux fins de préformage ; créer un vide entre la feuille et la surface de la forme mâle ; à déplacer soit ladite forme, soit une forme femelle concave aux fins de préformage et d'empreinte de façon a l'amener en contact avec l'autre forme et pour qu'elle s'applique étroitement contre les bords périphériques de celle-ci, tout en ménageant un certain espace entre elles dans l'aire de travail ; et à créer un vide entre la forme femelle et la surface de la feuille, tout en insufflant de l'air entre la forme mâle et cette dernière afin de transférer ladite feuille de la forme mâle sur la forme femelle en vue de poursuivre la mise en forme et la formation du grain. The subject of the invention is a method for forming a thermoplastic sheet and etching an imprint thereon in order to produce an object having deep hollows and the surface of which has a grain pattern, which consists in: heating the stretched plastic sheet; placing this sheet on the surface of a convex male shape for preforming purposes; create a gap between the sheet and the surface of the male form; moving either said shape or a concave female shape for the purpose of preforming and imprinting so as to bring it into contact with the other shape and so that it is applied tightly against the peripheral edges of the latter, while leaving some space between them in the work area; and creating a vacuum between the female form and the surface of the sheet, while blowing air between the male form and the latter in order to transfer said sheet from the male form to the female form in order to continue the implementation grain shape and formation.
L'invention a également pour objet un appareil pour former une feuille thermoplastique et y graver une empreinte afin de produire un objet ayant des creux profonds dont la surface extérieure présente un dessin de grain qui comprend : une forme mâle dont le corps est limité par une surface extérieure de travail correspondant approximativement a la surface extérieure de l'objet devant être formé et qui est adaptée a créer un vide afin d'aspirer ladite feuille contre elle et a insuffler de l'air afin de détacher cette feuille g une forme femelle ayant un corps dont la surface de travail correspond exactement a la surface extérieure dudit objet et qui présente en négatif un dessin du grain devant être empreint et qui est adaptée a créer un vide afin d'aspirer la feuille préformée contre elle e et un cadre pour tenir la feuille de matière plastique chauffée tendue horizontalement en serrant ses bords, la disposition étant telle que ledit cadre et ladite forme mâle peuvent s'approcher l'un de l'autre afin de draper la feuille au-dessus du corps de la forme mâle et pour l'aspirer ensuite contre la surface de cette dernière aux fins de preformage, ladite forme mâle et ladite forme femelle se déplaçant ensuite l'une par rapport a l'autre pour venir en contact, tout en ménageant un certain espace entre elles afin de trans- gérer la feuille préformée de la première d la seconde et pour achever la mise en forme et produire le dessin du grain grâce a la coopération du vide créé dans la forme femelle et de l'air insufflé dans la forme mâle a la place du vide, maint# nant supprimé. The invention also relates to an apparatus for forming a thermoplastic sheet and etching an imprint thereon in order to produce an object having deep hollows, the outer surface of which has a grain pattern which comprises: a male shape the body of which is limited by a external working surface corresponding approximately to the external surface of the object to be formed and which is adapted to create a vacuum in order to suck said sheet against it and to breathe air in order to detach this sheet g a female form having a body whose working surface corresponds exactly to the external surface of said object and which presents in negative a drawing of the grain to be imprinted and which is adapted to create a vacuum in order to suck the preformed sheet against it and a frame for holding the heated plastic sheet stretched horizontally by tightening its edges, the arrangement being such that said frame and said male shape can approach one of the e the other in order to drape the sheet over the body of the male form and then to suck it against the surface of the latter for the purpose of preforming, said male form and said female form then moving relative to each other to the other to come into contact, while leaving a certain space between them in order to manage the preformed sheet from the first of the second and to complete the shaping and produce the design of the grain thanks to the cooperation of the vacuum created in the female form and air blown in the male form in place of the vacuum, now suppressed.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement a titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel
la figure 1 est une vue en perspective d'un tableau de bord de véhicules automobiles qui peut être produit par le procédé de l'invention
la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention comprenant une forme femelle occupant une position fixe et dont la cavité est orientée vers le bas, une forme mâle mobile installée sous la forme femelle, et un cadre pour tendre la feuille de matière plastique entre les deux formes
la figure 3 est une vue analogue a la précédente mais où la forme mâle s'est élevée de sa position normale ou d'attente de la figure 2 de façon a draper sur elle la feuille de matière plastique, esquissée en traits mixtes, aux fins de pré- formage ; et
la figure 4 est une vue analogue aux précédentes, mais à plus grande échelle, où la forme mâle a été élevée encore davantage de façon à venir en contact avec la forme femelle en ménageant entre elles un certain espace pour la mise en forme et l'empreinte.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given solely by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing, in which
Figure 1 is a perspective view of a dashboard of motor vehicles which can be produced by the method of the invention
Figure 2 is a sectional view of a device for implementing the method of the invention comprising a female form occupying a fixed position and whose cavity is oriented downwards, a movable male form installed in the female form , and a frame to stretch the plastic sheet between the two forms
Figure 3 is a view similar to the previous one but where the male form has risen from its normal position or waiting in Figure 2 so as to drape over it the plastic sheet, sketched in phantom, for the purposes preforming; and
FIG. 4 is a view similar to the preceding ones, but on a larger scale, where the male form has been raised still further so as to come into contact with the female form while leaving between them a certain space for shaping and footprint.
En se référant maintenant a la figure 1, on voit le tableau de bord d'un véhicUle automobile. On remarque sur cette figure qu'il s'agit d'un objet ayant des parties en creux profonds, ainsi que des parties fortement saillantes P1 et P2 et qu'il présente également une surface grenée G. Tous les techniciens conviendront que la fabrication d'un tel objet par des procédés classiques sous vide en assurant une reproduction fidèle du dessin du grain est très difficile sinon impossible. Referring now to Figure 1, we see the dashboard of a motor vehicle. Note in this figure that it is an object having deep hollow parts, as well as strongly projecting parts P1 and P2 and that it also has a grained surface G. All technicians will agree that the manufacture of 'such an object by conventional vacuum methods ensuring a faithful reproduction of the grain design is very difficult if not impossible.
A la partie supérieure de la figure 2, on voit une forme femelle désignée en son entier par 10. La forme 10 comprend des parois latérales 11, un corps 12 présentant une cavité dont le contour correspond exactement à celui de la surface extérieure du produit, mais en "négatif, les bords inférieurs du corps 12 se raccordant aux bords inférieurs desdites parois latérales 11 de manière à former des épaulements 11', un couvercle 13 étant monté sur les bords supérieurs des parois laté ralles 11 de manière à délimiter une chambre hermétiquement close. In the upper part of FIG. 2, a female form is seen designated in its entirety by 10. The form 10 comprises side walls 11, a body 12 having a cavity whose contour corresponds exactly to that of the external surface of the product, but in "negative, the lower edges of the body 12 connecting to the lower edges of said side walls 11 so as to form shoulders 11 ', a cover 13 being mounted on the upper edges of the side walls 11 so as to delimit a chamber hermetically close.
Le couvercle 13 présente--- une ouverture 14 destinée a être raccordée à une installation de pompage (non représentée) pour faire le vide dans ladite chambre, ainsi que des moyens de chauffage et de refroidissement (non représentés). The cover 13 has --- an opening 14 intended to be connected to a pumping installation (not shown) to create a vacuum in said chamber, as well as heating and cooling means (not shown).
Le corps 12 de la forme femelle présente des creux profonds Ri et R2 correspondant respectivement aux parties saillantes PI et P2 du produit de la figure 1. Le corps 12 de la forme femelle est percé d'un certain nombre de perforations 15 pour le passage de l'air et la surface de sa cavité présente une empreinte en creux 16 pour reproduire le dessin du grain
G du produit de la figure 1. Les perforations# 15 ont été surdimensionnées et leur nombre a été réduit sur le dessin, en même temps que l'empreinte du grain 16 a été exagérée. Dans ce mode de réalisation, la forme femelle 10 occupe une position fixe sur le bâti de la machine (non représenté). The body 12 of the female form has deep recesses Ri and R2 corresponding respectively to the projecting parts PI and P2 of the product of FIG. 1. The body 12 of the female form is pierced with a number of perforations 15 for the passage of the air and the surface of its cavity have a hollow imprint 16 to reproduce the pattern of the grain
G of the product in FIG. 1. The perforations # 15 have been oversized and their number has been reduced in the drawing, at the same time as the imprint of the grain 16 has been exaggerated. In this embodiment, the female form 10 occupies a fixed position on the frame of the machine (not shown).
Une forme mâle, désignée en son entier par 20, est montée sous la forme femelle 10 de façon a pouvoir s'élever pour venir en contact avec celle-ci. La forme 20 comprend une paroi de fond 21 et un corps 22 délimitant une chambre hermétique. A male form, designated in its entirety by 20, is mounted in the female form 10 so as to be able to rise to come into contact therewith. The form 20 comprises a bottom wall 21 and a body 22 defining a hermetic chamber.
Les bords du corps de la forme mâle forment des épaulements 22' qui viennent buter contre les épaulements 11P du corps 12, de la forme femelle. Le fond 21 présente une ouverture 23 appelée à être raccordée à une autre installation de pompage (non représentée) pour faire le vide et pour insuffler de l'air dans ladite chambre, laquelle renferme également un dispositif de chauffage 24 d'un type quelconque.The edges of the body of the male form form shoulders 22 'which abut against the shoulders 11P of the body 12, of the female form. The bottom 21 has an opening 23 called to be connected to another pumping installation (not shown) to evacuate and to inject air into said chamber, which also contains a heating device 24 of any type.
Le contour du corps 22 de la forme mâle ne correspond pas exactement a celui du produit, ce qui revient a dire que sa surface extérieure ne s'applique pas étroitement contre la surface de la cavité du corps 12 de la forme femelle, mais a été étudié pour ménager un certain espace entre eux, comme le montre clairement la figure 40 Selon les dimensions du produit, selon l'épaisseur de la feuille de matière plastique et selon d'autres facteurs variables, la distance entre la surface de la cavité du corps 12 de la forme femelle et la surface extérieure du corps 22 de la forme mâle peut être comprise entre 4 et 5 mm dans la région la plus proche et entre 7 et 9 mm dans la région la plus espacée, quand il s'agit de produire des tableaux de bord pour véhicules automobiles comme celui représenté sur la figure 1.Il convient de noter que cette forme mâle 20 est ainsi différente de celles utilisées dans les procédés classiques, lesquelles ne sont d'ailleurs pratiquement pas utilisées en raison des difficultés que lon rencontre pour préparer des formes femelles correctement adaptées Le corps 22 de la forme mâle a un contour analogue à celui de la cavité de la forme femelle et, par conséquent, il comporte des parties saillantes P3 et P4 mais qui ne correspondent pas exactement aux parties saillantes Pi et P2 du produit de la figure 1 mais seulement approximativemente Le corps 22 de la forme malte présente un certain nombre de perforations 25 pour le passage de l'air. Il convient de noter que cette forme 20 est ainsi différente des formes utilises dans les procédés classe quels La surface supérieure du corps 22 de la forme mâle est, de préférence, couverte d'un revêtement 26 en une matière per méable a l'air et conductrice de la chaleur, telle qu'un tissu fibreux afin d'assurer un chauffage uniforme du corps de la forme. The contour of the body 22 of the male form does not correspond exactly to that of the product, which amounts to saying that its external surface does not apply closely against the surface of the cavity of the body 12 of the female form, but has been studied to provide a certain space between them, as clearly shown in Figure 40 Depending on the dimensions of the product, the thickness of the plastic sheet and other variable factors, the distance between the surface of the body cavity 12 of the female form and the external surface of the body 22 of the male form can be between 4 and 5 mm in the closest region and between 7 and 9 mm in the most widely spaced region, when it comes to producing dashboards for motor vehicles such as that shown in FIG. 1. It should be noted that this male shape 20 is thus different from those used in conventional methods, which are moreover practically not used because of the difficulties encountered in preparing correctly adapted female forms The body 22 of the male form has a contour similar to that of the cavity of the female form and, consequently, it has projecting parts P3 and P4 but which do not correspond exactly to the protruding parts Pi and P2 of the product of FIG. 1 but only approximately. The body 22 of the Malt form has a certain number of perforations 25 for the passage of air. It should be noted that this shape 20 is thus different from the shapes used in the class methods. The upper surface of the body 22 of the male shape is preferably covered with a coating 26 of a breathable material and conductive of heat, such as fibrous tissue to ensure uniform heating of the body of the form.
Entre la forme femelle 10 et la forme mâle 20 est interposée une feuille 30 en une matière thermoplastique appropriée, par exemple en une résine d'acrylonitrile-butadiènestyrène qui est tenue tendue horizontalement dans un cadre 31. Between the female form 10 and the male form 20 is interposed a sheet 30 of a suitable thermoplastic material, for example an acrylonitrile-butadienestyrene resin which is held stretched horizontally in a frame 31.
La feuille 30 est chauffée par des moyens appropriés, par exemple entre 130 et 1400C, pour l'amollir. Cette température peut, évidemment, varier selon la matière, l'épaisseur et selon d'autres facteurs. Après que le dispositif de chauffage 24 a été activé afin de chauffer le corps 22 de la forme mâle 20, y compris son revêtement 26, par exemple entre 90 et 1000C, on l'élève a la position de préformage représentée sur la figure 3.En mettant en marche l'installation de pompage non représentee afin de créer un vide dans la chambre limitée par le corps 22 et le fond 21 a travers l'ouverture 23, la feuille de matière plastique 30 esquissée en traits mixtes sur la figure 3 et qui est drapée sur la surface extérieure du corps 22 est aspirée par la pression négative régnant dans ladite chambre et qui agit a travers les nombreuses perforations 25 et a travers le revêtement perméable 26 et vient s'appliquer contre la surface du corps de la forme-mâle. The sheet 30 is heated by suitable means, for example between 130 and 1400C, to soften it. This temperature can, of course, vary depending on the material, the thickness and other factors. After the heating device 24 has been activated in order to heat the body 22 of the male form 20, including its covering 26, for example between 90 and 1000C, it is raised to the preforming position shown in FIG. 3. By switching on the pumping installation, not shown, in order to create a vacuum in the chamber limited by the body 22 and the bottom 21 through the opening 23, the plastic sheet 30 sketched in dashed lines in FIG. 3 and which is draped over the outer surface of the body 22 is sucked in by the negative pressure prevailing in said chamber and which acts through the numerous perforations 25 and through the permeable coating 26 and comes to bear against the surface of the body of the form- male.
Après cela, la forme mâle 20 s'élève a nouveau jusqu'a la position de formage de gravures de l'empreinte représentée sur la figure 4. Le dispositif de chauffage (non représenté) de la forme femelle 10 a été activé afin de chauffer le corps 12 de celle-ci, par exemple entre 50 et 700C. Quand le premier dispositif de pompage (non représenté) associé a la forme femelle 10 est mis en action pour créer un vide dans la chambre hermétique de cette forme 10 à travers ladite ouverture 14 et quand la seconde installation de pompage (non représentée) de la forme mâle 20 a été actionnée pour insuffler de l'air dans la chambre hermétique de la forme 20 par l'ouverture 23, la feuille préformée 30 qui a été plaquée contre la surface du corps de la forme mâle en est détachée et vient s'appliquer contre la surface du corps 12 de la forme femelle du fait de la contre pression agissant par les perforations 15 et sous l'ac tion de la pression agissant par les perforations 25 dans l'espace délimité par la surface de la cavité de la première et la surface saillante de la seconde, l#étanchéité étant as surée par l'application étroite des épaulements 11' et 22'. After that, the male form 20 rises again to the position for forming engravings of the imprint represented in FIG. 4. The heating device (not shown) of the female form 10 has been activated in order to heat the body 12 thereof, for example between 50 and 700C. When the first pumping device (not shown) associated with the female form 10 is actuated to create a vacuum in the hermetic chamber of this form 10 through said opening 14 and when the second pumping installation (not shown) of the male form 20 has been actuated to inject air into the hermetic chamber of form 20 through the opening 23, the preformed sheet 30 which has been pressed against the surface of the body of the male form is detached therefrom and comes apply against the surface of the body 12 of the female form due to the back pressure acting through the perforations 15 and under the action of the pressure acting through the perforations 25 in the space delimited by the surface of the cavity of the first and the projecting surface of the second, the sealing being ensured by the close application of the shoulders 11 'and 22'.
L'objet prend alors la forme exacte finale et la surface grenée qui lui sont imprimées par la surface du corps 12 de la forme femelle
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées a l'exemple de réalisation représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention The object then takes the final exact shape and the grained surface which are printed on it by the surface of the body 12 of the female form.
It goes without saying that numerous modifications can be made to the embodiment shown and described, without however departing from the scope of the invention.
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