FR2728194A1

FR2728194A1 - Prodn. of moulded plastic parts decorated in three dimensions

Info

Publication number: FR2728194A1
Application number: FR9415452A
Authority: FR
Inventors: Andre Jourdain
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-06-21
Also published as: FR2728194B1

Abstract

Prodn. of moulded plastic parts decorated in three dimensions by: a) making a thin plaque of thermoplastic materials with a decorated surface (2) in a material able to be decorated by sublimation e.g. of a polycarbonate base and a liaison surface from a material able to be welded by melting in an over-moulding operation to another thermoplastic, e.g. of an ABS base; b) decorating the first surface by hot sublimation transfer; c) thermoform the thin decorated plaque to the outside shape to the finished part; d) cut to finished shape if necessary; e) over-mould the liaison surface by injection moulding in a mould containing the formed thin plaque with the liaison surface facing into the mould. Also claimed are the injection mould and remnants of the finished prod.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA REALISATION DE PIECES EN
MATIERE PLASTIQUE MOUISES ET DECOREES EN TROIS
DIMENSIONS, ET PRODUITS AINSI OBTENUS
La présente invention a pour objet la réalisation de produits à base de pièces en matière plastique moulées dont la surface extérieure comporte un décor.METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING WORKPIECES
PLASTIC MATERIAL MOUISES AND DECORATED IN THREE
DIMENSIONS, AND PRODUCTS THUS OBTAINED
The present invention relates to the production of products based on molded plastic parts whose outer surface has a decoration.

Diverses techniques connues peuvent être utilisées pour décorer des objets en volume. On peut par exemple contrecoller un film souple luimême predécoré. On peut imprimer les parties à décorer au moyen de techniques d'impression telles que la sérigraphie ou la tampographie. Ces techniques sont utilisables lorsque les surfaces à décorer sont planes. Various known techniques can be used to decorate objects in volume. One can for example laminate a flexible film itself predecorated. The parts to be decorated can be printed using printing techniques such as screen printing or pad printing. These techniques can be used when the surfaces to be decorated are flat.

Mais la difficulté survient lorsque les surfaces à décorer sont irrégulières ou non planes. However, the difficulty arises when the surfaces to be decorated are irregular or not planar.

Le document WO-A-9221521 décrit un procédé d'impression de matières polymériques par sublimation à chaud et à sec de colorants à partir d'un papier transfert. On décore tout d'abord la feuille polymérique, et on effectue ensuite une transformation de forme de ladite feuille, par thermoformage ou estampage, pour lui donner une forme en volume. Un tel procédé, applicable pour réaliser des objets d'épaisseur sensiblement constante tels que des gobelets ou assiettes, n'est cependant pas utilisable pour la réalisation de pièces destinées à être assemblées à d'autres pièces pour former un produit fini plus complexe, surtout lorsque ledit produit doit supporter des contraintes mécaniques importantes. Document WO-A-9221521 describes a process for printing polymeric materials by hot and dry sublimation of dyes from a transfer paper. The polymeric sheet is first decorated, and then the shape of said sheet is transformed, by thermoforming or stamping, to give it a shape in volume. Such a method, applicable for producing objects of substantially constant thickness such as cups or plates, is however not usable for the production of parts intended to be assembled with other parts to form a more complex finished product, especially when said product must withstand significant mechanical stresses.

Le problème proposé par l'invention est de réaliser en une seule fois une pièce en matière plastique moulée et décorée pouvant remplir des fonctions mécaniques de tenue de contraintes mécaniques et/ou d'assemblage à d'autres pièces, tout en présentant un coût de production réduit. The problem proposed by the invention is to produce a single piece of molded and decorated plastic material capable of fulfilling mechanical functions of withstanding mechanical stresses and / or of joining to other parts, while presenting a cost of reduced production.

La difficulté est de donner à la fois à la pièce une face extérieure visible généralement régulière et présentant un décor de qualité acceptable, et une face intérieure de forme généralement complexe, avec des rainures et nervures de rigidification, avec des moyens d'encliquetage ou d'assemblage. The difficulty is to give both the part a generally regular visible external face and having a decor of acceptable quality, and an internal face of generally complex shape, with stiffening grooves and ribs, with latching or d 'assembly.

Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, un procédé de réalisation de pièces en matière plastique moulées et décorées en trois dimensions selon l'invention comprend les étapes suivantes a) prévoir une plaque mince en une ou plusieurs matières thermoplastiques, comportant une face de décor en un matériau susceptible d'être décoré par sublimation et une face de liaison en un matériau susceptible de se souder avec un second matériau thermoplastique en fusion lors d'une opération de surmoulage ultérieure b) décorer ladite face de décor par sublimation à chaud de colorants à partir d'un support d'encres sublimables c) former ensuite par thermoformage ladite plaque mince décorée, pour lui donner sensiblement la forme définitive externe de la pièce d) découper en tout ou partie le contour de ladite plaque mince décorée et formée e) surmouler ladite face de liaison de plaque mince décorée et formée, par injection du second matériau thermoplastique en fusion dans un moule contenant ladite plaque mince avec ladite face de liaison tournée vers l'intérieur du moule. To achieve these and other objects, a process for producing plastic parts molded and decorated in three dimensions according to the invention comprises the following steps a) providing a thin plate of one or more thermoplastic materials, comprising a face of decoration made of a material capable of being decorated by sublimation and a connection face made of a material capable of being welded with a second molten thermoplastic material during a subsequent overmolding operation b) decorating said decoration face by hot sublimation with dyes from a sublimable ink carrier c) then thermoforming said decorated thin plate to give it substantially the final external shape of the part d) cutting out all or part of the outline of said thin decorated plate formed e ) overmolding said thin and decorated plate connection face by injection of the second thermoplastic material in f usion in a mold containing said thin plate with said connecting face facing the inside of the mold.

Selon un premier mode de réalisation, la ou les matières thermoplastiques formant la plaque mince sont opaques, et la face de décor est opposée à la face de liaison. According to a first embodiment, the thermoplastic material or materials forming the thin plate are opaque, and the decorative face is opposite to the connecting face.

Selon un second mode de réalisation, la ou les matières thermoplastiques formant la plaque mince sont transparentes. Dans ce cas, le décor par sublimation peut être réalisé soit sur la face de liaison, soit sur la face opposée à la face de liaison. Toutefois, les risques de dégradation du décor lors de l'étape de surmoulage sont plus grands lorsque le décor est réalisé sur la face de liaison. According to a second embodiment, the thermoplastic material or materials forming the thin plate are transparent. In this case, the decoration by sublimation can be carried out either on the connecting face or on the face opposite to the connecting face. However, the risks of degradation of the decoration during the overmolding step are greater when the decoration is produced on the connecting face.

Un moule pour la réalisation de telles pièces en matière plastique moulées peut comprendre - une première demi-coque comportant une face de moulage conformée pour porter contre la face externe de la feuille mince décorée et formée, - une seconde demi-coque s'adaptant sur la première demi-coque selon un plan de joint périphérique et comportant une surface de moulage, des moyens d'injection de second matériau thermoplastique et des moyens d'éjection de la pièce moulée. A mold for the production of such molded plastic parts may comprise - a first half-shell comprising a molding face shaped to bear against the external face of the decorated and formed thin sheet, - a second half-shell fitting onto the first half-shell according to a peripheral joint plane and comprising a molding surface, means for injecting a second thermoplastic material and means for ejecting the molded part.

L'invention permet la réalisation d'un produit comprenant au moins une pièce en matière plastique moulée et décorée en trois dimensions, ladite pièce comportant - une couche extérieure d'épaisseur généralement constante, avec un décor en masse formé de colorants sublimés, - une couche intérieure en un matériau différent moulé. The invention allows the production of a product comprising at least one plastic part molded and decorated in three dimensions, said part comprising - an outer layer of generally constant thickness, with a mass decoration formed of sublimated dyes, - a inner layer of a different molded material.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: - la figure 1 illustre, en coupe, une structure possible de plaque mince en matières thermoplastiques pour la réalisation d'une pièce selon la présente invention - la figure 2 illustre la première étape du procédé de 1' invention - la figure 3 illustre la seconde étape de décor d'une plaque mince par sublimation - la figure 4 illustre la troisième étape de formage de la plaque mince décorée - la figure 5 illustre la quatrième étape de découpe du contour de la plaque mince décorée et formée - la figure 6 illustre, en coupe, la sixième étape de surmoulage dans un moule - la figure 7 illustre, en coupe, une structure de pièce ainsi obtenue selon l'invention ; et - la figure 8 représente la pièce de la figure 7 en vue de face. Other objects, characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of particular embodiments, given in relation to the attached figures, among which: - Figure 1 illustrates, in section, a possible structure of thin plate in thermoplastic materials for the production of a part according to the present invention - Figure 2 illustrates the first step of the method of the invention - Figure 3 illustrates the second step of decorating a thin plate by sublimation - Figure 4 illustrates the third step of forming the decorated thin plate - Figure 5 illustrates the fourth step of cutting the outline of the decorated and formed thin plate - Figure 6 illustrates, in section, the sixth step of overmolding in a mold - Figure 7 illustrates , in section, a part structure thus obtained according to the invention; and - Figure 8 shows the part of Figure 7 in front view.

Dans le mode de réalisation illustré par les figures 2 à 6, le procédé selon l'invention comprend une succession d'étapes permettant de réaliser une pièce en matière moulée et décorée en trois dimensions. In the embodiment illustrated in FIGS. 2 to 6, the method according to the invention comprises a succession of steps making it possible to produce a part made of molded material and decorated in three dimensions.

Sur la figure 2, on prévoit une plaque mince 1 constituée d'une ou plusieurs matières thermoplastiques, comportant une face de décor 2 en un matériau susceptible d'être décoré par sublimation, et une face de liaison 3 opposée en un matériau susceptible de se souder avec un second matériau thermoplastique en fusion lors d'une opération ultérieure de surmoulage. In Figure 2, there is provided a thin plate 1 made of one or more thermoplastic materials, comprising a decorative face 2 of a material capable of being decorated by sublimation, and an opposite connecting face 3 made of a material capable of weld with a second molten thermoplastic material during a subsequent overmolding operation.

Par exemple, comme illustré sur la figure 1, la plaque mince 1 est formée à partir d'un film bicouche ayant une couche 4 à base de polycarbonate constituant la face extérieure de décor 2, et une couche 5 à base notamment d'ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) constituant la face de liaison 3. For example, as illustrated in FIG. 1, the thin plate 1 is formed from a bilayer film having a layer 4 based on polycarbonate constituting the exterior face of decoration 2, and a layer 5 based in particular on ABS ( Acrylonitrile Butadiene Styrene) constituting the bonding face 3.

En fonction de la nature du matériau de surmoulage, d'autres structures de plaque mince 1 peuvent être utilisées. Depending on the nature of the overmolding material, other thin plate structures 1 can be used.

Sur la figure 3, on décore la face de décor 2 de la plaque mince 1 par sublimation à chaud de colorants à partir d'un support 6 portant des encres sublimables. Cette opération de sublimation peut être effectuée alors que la plaque mince 1 est plane, facilitant ainsi les opérations. In FIG. 3, the decor face 2 of the thin plate 1 is decorated by hot sublimation of dyes from a support 6 carrying sublimable inks. This sublimation operation can be carried out while the thin plate 1 is flat, thus facilitating the operations.

Toutefois, les motifs d'encres sublimables portés par le support 6, que l'on imprime par sublimation à chaud sur la plaque mince 1 doivent être préalablement déformés selon une déformation inverse de celle qu'ils subiront ensuite lorsque la plaque mince 1 sera modifiée pour lui donner la forme définitive de la pièce à réaliser. Cette déformation inverse peut être calculée par tout procédé connu, par exemple celui décrit dans le document WO-A-9221521.However, the sublimable ink patterns carried by the support 6, which is printed by hot sublimation on the thin plate 1 must be previously deformed according to a deformation opposite to that which they will then undergo when the thin plate 1 is modified. to give it the final shape of the part to be produced. This reverse deformation can be calculated by any known method, for example that described in document WO-A-9221521.

Sur la figure 4, on forme ensuite par thermoformage ladite plaque mince 1 décorée, pour lui donner sensiblement la forme définitive externe de la pièce à réaliser. Par thermoformage, la partie centrale 7 présente la forme désirée, par exemple celle d'un parallélépipède à arêtes arrondies, et se raccorde à un rebord 8. In FIG. 4, said decorated thin plate 1 is then thermoformed to give it substantially the final external shape of the part to be produced. By thermoforming, the central part 7 has the desired shape, for example that of a parallelepiped with rounded edges, and is connected to a flange 8.

Sur la figure 5, on découpe ensuite en tout ou partie le contour de ladite plaque mince 1 décorée et formée, pour ôter le rebord 8 et ne conserver que la partie centrale 7. Cette partie centrale 7 comporte le décor 9 sur sa face de décor 2. Dans le mode de réalisation représenté, la face de décor 2 est opposée à la face de liaison 3. On peut toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, prévoir des modes de réalisation dans lesquels la face de décor 2 et la face de liaison 3 sont constituées par une seule et même face de la plaque mince 1. In FIG. 5, the outline of said decorated and formed thin plate 1 is then cut in whole or in part, in order to remove the rim 8 and keep only the central part 7. This central part 7 comprises the decoration 9 on its decoration face 2. In the embodiment shown, the decoration face 2 is opposite to the connecting face 3. It is however possible, without departing from the scope of the invention, to provide embodiments in which the decoration face 2 and the connecting face 3 are constituted by one and the same face of the thin plate 1.

Sur la figure 6, on insère la partie centrale 7 de plaque mince dans un moule 10 d'injection, et l'on vient surmouler la face de liaison 3 de plaque mince décorée et formée, par injection du second matériau thermoplastique en fusion, ladite face de liaison 3 étant tournée vers l'intérieur du moule 10. In FIG. 6, the central part 7 of thin plate is inserted into an injection mold 10, and the connecting face 3 of thin plate decorated and formed is overmolded, by injection of the second molten thermoplastic material, said connecting face 3 being turned towards the inside of the mold 10.

Selon le mode de réalisation illustré sur cette figure 6, un noyau 11 est prévu dans le moule 10 pour se plaquer contre une zone appropriée 12 de face de liaison 3 et réaliser ainsi une fenêtre transparente dépourvue de second matériau thermoplastique surmoulé. According to the embodiment illustrated in this FIG. 6, a core 11 is provided in the mold 10 to press against an appropriate zone 12 of the connection face 3 and thus produce a transparent window devoid of second overmolded thermoplastic material.

On a représenté, sur les figures 7 et 8, la pièce 13 ainsi obtenue : cette pièce 13 comprend une couche extérieure 14 d'épaisseur généralement constante, constituée par la partie centrale 7 de plaque mince 1 qui a été surmoulée. La couche extérieure 14 comprend un décor en masse formé de colorants sublimés, visibles sur la face extérieure 15 de la pièce 13. There is shown in Figures 7 and 8, the part 13 thus obtained: this part 13 comprises an outer layer 14 of generally constant thickness, constituted by the central part 7 of thin plate 1 which has been molded. The outer layer 14 comprises a mass decoration formed of sublimated dyes, visible on the outer face 15 of the part 13.

La pièce 13 comprend en outre une couche intérieure 16 constituée du second matériau thermoplastique moulé, soudée à la couche extérieure 14 selon l'interface 17. La couche intérieure 16 présente une face intérieure 18 de forme pouvant être complexe, par exemple comportant des nervures de rigidification 19, et/ou des moyens d'assemblage ou d'encliquetage tels que des crochets ou trous de vissage 20. The part 13 further comprises an inner layer 16 consisting of the second molded thermoplastic material, welded to the outer layer 14 according to the interface 17. The inner layer 16 has an inner face 18 of shape which can be complex, for example comprising ribs of stiffening 19, and / or assembly or latching means such as hooks or screw holes 20.

Dans le mode de réalisation représenté, la pièce 13 comporte également une fenêtre 21, obturée par la couche extérieure 14, et dépourvue de couche intérieure 9. Lorsque la couche extérieure 14 est sensiblement transparente, la fenêtre 21 permet le passage de la lumière entre la face extérieure et la face intérieure de la pièce 13. In the embodiment shown, the part 13 also includes a window 21, closed by the outer layer 14, and devoid of an inner layer 9. When the outer layer 14 is substantially transparent, the window 21 allows the passage of light between the outer face and inner face of the part 13.

Comme illustré sur la figure 6, le moule 10 permettant la réalisation de la pièce 13 comprend une première demi-coque 22 comportant une face de moulage 23 conformée pour porter contre la face externe 2 de partie centrale 7 de feuille mince décorée et formée 1. Une seconde demicoque 24 s'adapte sur la première demi-coque 22 selon un plan de joint périphérique 25, et comporte une surface de moulage 26, des moyens 27 d'injection de second matériau thermoplastique dans l'espace compris entre les faces de moulage 23 et 26, et des moyens d'éjection de la pièce moulée tels que les éjecteurs 28 et 29 illustrés par des tiges coulissant dans des passages correspondants de la seconde demi-coque 24. As illustrated in FIG. 6, the mold 10 allowing the production of the part 13 comprises a first half-shell 22 comprising a molding face 23 shaped to bear against the external face 2 of the central part 7 of decorated and formed thin sheet 1. A second half-shell 24 fits on the first half-shell 22 along a peripheral joint plane 25, and comprises a molding surface 26, means 27 for injecting second thermoplastic material into the space between the molding faces 23 and 26, and means for ejecting the molded part such as the ejectors 28 and 29 illustrated by rods sliding in corresponding passages of the second half-shell 24.

On notera qu'une pièce réalisée dans ce moule 10 comportera, sur sa face intérieure 18, à la fois des traces d'injection et des traces d'éjection. Note that a part made in this mold 10 will have, on its inner face 18, both injection traces and ejection traces.

Comme illustré sur la figure 6, on peut voir que, pendant l'opération de surmoulage par injection, la partie centrale 7 de plaque mince décorée et formée 1 est tenue en appui contre la première demi-coque 22 de moule 10 par la seconde demi-coque 24 de moule 10 venant en appui contre la tranche périphérique 30 de ladite plaque mince 1 dans le plan de joint 25. As illustrated in FIG. 6, it can be seen that, during the injection molding operation, the central part 7 of decorated and formed thin plate 1 is held in abutment against the first mold half-shell 22 by the second half shell 24 of mold 10 bearing against the peripheral edge 30 of said thin plate 1 in the joint plane 25.

On pourra également prévoir de tenir la partie centrale 7 de plaque mince décorée et formée 1 en appui contre la première demi-coque 22 par des moyens d'aspiration tels que les canaux d'aspiration 31 et 32 ménagés dans la première demi-coque 22, débouchant sur la face de moulage 23 et raccordés à une source d'aspiration. Provision may also be made to hold the central part 7 of decorated and formed thin plate 1 in abutment against the first half-shell 22 by suction means such as the suction channels 31 and 32 formed in the first half-shell 22 , opening onto the molding face 23 and connected to a suction source.

L'intérêt de l'invention est ainsi de pouvoir réaliser des pièces 13 présentant à la fois un décor de bonne qualité visible sur la face extérieure 15 une faible épaisseur et donc un faible volume de matière, ainsi que des propriétés mécaniques acceptables par la présence de nervures 19 et/ou autres moyens d'assemblage tels qu'un trou de vissage 20 ou un ergot d'encliquetage 33. On peut en outre prévoir des fenêtres transparentes 21, permettant par exemple de rendre visibles de l'extérieur des éléments d'affichage internes dans le produit. The advantage of the invention is thus to be able to produce parts 13 having both a decoration of good quality visible on the external face 15 a small thickness and therefore a small volume of material, as well as mechanical properties acceptable by the presence ribs 19 and / or other assembly means such as a screw hole 20 or a latching lug 33. It is also possible to provide transparent windows 21, making it possible, for example, to make visible from the outside elements d internal display in the product.

Le fait de prévoir le décor 9 sur la face extérieure de décor 2 de la pièce permet de protéger le décor, lors de l'opération de surmoulage, contre la chaleur dégagée par le second matériau thermoplastique en fusion formant la couche intérieure 16. The fact of providing the decoration 9 on the external decoration face 2 of the part makes it possible to protect the decoration, during the overmolding operation, against the heat released by the second molten thermoplastic material forming the internal layer 16.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but it includes the various variants and generalizations thereof contained in the field of claims below.

Claims

RGVENDICATIONS

1 - Method for producing parts (13) made of molded plastic material and decorated in three dimensions, characterized in that it comprises the following steps a) providing a thin plate (1) made of one or more thermoplastic materials, comprising a face decoration (2) in a material capable of being decorated by sublimation and a connecting face (3) in a material capable of being welded with a second molten thermoplastic material during a subsequent overmolding operation b) decorating said face decoration (2) by hot sublimation of dyes from a support of sublimable inks (6) c) then thermoforming forming said decorated thin plate (1), to give it substantially the final external shape of the part ( 13) ;; d) if necessary cut out all or part of the outline (8) of said decorated and formed thin plate (1) e) then overmold said connecting face (3) of decorated and formed thin plate (1), by injection of the second material thermoplastic molten in a mold (10) containing said thin plate (1) with said connecting face (3) facing the interior of the mold (10).

2 - Method according to claim 1, characterized in that the thermoplastic material or materials forming the thin plate (1) are opaque, and the decor face (2) is opposite to the connecting face (3).

3 - Process according to claim 1, characterized in that the thermoplastic material or materials forming the thin plate (1) are transparent.

4 - Method according to claim 3, characterized in that a core (11) is provided in the mold (10) to press against a suitable area (12) of the connecting face (3) and thus produce a transparent window ( 21) free of a second overmolded thermoplastic material.

5 - Method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the thin plate (1) is formed from a two-layer film having a layer (4) based on polycarbonate constituting the outer face of decoration ( 2) and a layer (5) based in particular on ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) constituting the bonding face (3).

6 - Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that, during the injection molding operation, the decorated and formed thin plate (1) is held in abutment against a first half-shell (22) mold (10) by the second mold half-shell (24) (10) bearing against the peripheral edge (30) of said thin plate (1) in the joint plane (25).

7 - Method according to claim 6, characterized in that the decorated and formed thin plate (1) is further held in abutment against the first half-shell (22) by suction means (31, 32).

8 - Mold for the production of plastic parts molded by a process according to any of claims 1 to 7, characterized in that it comprises - a first half-shell (22) comprising a molding face (23) shaped to bear against the external face (2) of the decorated and formed thin sheet (1), - a second half-shell (24) fitting onto the first half-shell (22) along a peripheral joint plane (25 ) and comprising a molding surface (26), injection means (27) of second thermoplastic material and ejection means (28, 29) of the molded part.

9 - Product comprising at least one piece (13) of molded plastic material and decorated in three dimensions, characterized in that said piece (13) comprises - an outer layer (14) of generally constant thickness, with a decoration (9) en masse formed of sublimated dyes, - an inner layer (16) of a different molded material.

10 - Product according to claim 9, characterized in that said part (13) carries, on its inner face (18), traces of injection and ejection.

11 - Product according to one of claims 9 or 10, characterized in that said part (13) comprises a window (21) closed by said outer layer (14) and devoid of an inner layer (16).