FR3121863A1 - Procédé et système de fabrication d’un objet décoratif à partir d’un cordon extrudé. - Google Patents
Procédé et système de fabrication d’un objet décoratif à partir d’un cordon extrudé. Download PDFInfo
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Abstract
L’invention concerne un procédé de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé à chaud d’une composition à base polymère, comportant une étape de passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion (51) de laquelle sort, en milieu ambiant, le cordon extrudé, une première couche de cordon (C) extrudé étant déposée sur un support de réception (20), caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à : - utiliser une composition à base polymère consistant en du polyéthylène téréphtalate recyclé, ou un mélange de polyéthylène téréphtalate recyclé et de polyéthylène téréphtalate non recyclé, - chauffer la composition de sorte que la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion, soit comprise entre 200°C et 300°C, - souffler un gaz sur le cordon extrudé de manière à forcer le refroidissement dudit cordon par convection, ledit gaz étant soufflé à une température inférieure ou égale à la température du milieu ambiant. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3
Description
Domaine technique.
L’invention a pour objet un procédé et un système de fabrication d’un objet décoratif à partir d’un cordon extrudé.
L'invention se rapporte en particulier, mais non exclusivement, au domaine technique des décorations lumineuses temporaires ou permanentes, et de façon plus précise aux décorations lumineuses situées en extérieur, telles que celles installées traditionnellement pour les fêtes ou autres manifestations. L’invention peut également trouver de nombreuses autres applications, par exemple dans le domaine des décorations publicitaires ou pour l’animation de vitrines commerciales.
État de la technique.
On connait par les documents brevets FR3075313 et FR3069800, au nom de la demanderesse, des procédés de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins une première couche d’un cordon extrudé à chaud d’une composition à base polymère. Ce type de procédé est particulièrement avantageux dans la mesure où il permet d’obtenir un objet dont la forme est complexe, notamment un objet en volume et/ou avec un ou plusieurs contours courbes.
La composition décrite dans FR3075313 et FR3069800 est à base de polymères ou copolymères du type ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène), ASA (Acrylonitrile Styrène Acrylate) ou SMMA (Styrene Methyl Methacrylate), ces matériaux étant utilisés pour leur bonne résistance au choc et au vieillissement. Toutefois, ces matériaux sont des matériaux de synthèse relativement couteux, difficilement recyclables et/ou qui ont un impact négatif sur notre environnement.
L’invention vise à remédier à cet état des choses. Aussi, un objectif de l’invention est de proposer un procédé de fabrication d’un objet décoratif à partir d’un cordon extrudé, mais dont l’impact sur notre environnement est réduit, tout en permettant d’obtenir un objet décoratif qui soit d’un bel aspect esthétique, stable et suffisamment résistant d’un point de vue mécanique, chimique et thermique, compte tenu des conditions climatiques dégradées dans il peut être utilisé. En effet, cet objet est destiné à être installé préférentiellement à l’extérieur, quelles que soient les conditions d’environnement.
Un autre objectif de l’invention consiste à proposer un procédé de fabrication économique et fiable, c’est-à-dire permettant, en milieu ambiant, une industrialisation aisée et une reproductibilité parfaite de l’objet autant de fois qu’il est souhaité.
Présentation de l’invention.
Après de multiples essais et tentatives, la demanderesse a mis au point un procédé lui permettant d’atteindre les objectifs précités.
La solution proposée par l’invention est un procédé de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé à chaud d’une composition à base polymère, comportant une étape de passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion de laquelle sort, en milieu ambiant, le cordon extrudé.
Le procédé selon l’invention comprend les étapes remarquables suivantes :
- utiliser une composition à base polymère consistant en du polyéthylène téréphtalate recyclé, ou un mélange de polyéthylène téréphtalate recyclé et de polyéthylène téréphtalate non recyclé,
- chauffer la composition de sorte que la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion, soit comprise entre 200°C et 300°C,
- souffler un gaz sur le cordon extrudé de manière à forcer le refroidissement dudit cordon par convection, ledit gaz étant soufflé à une température inférieure ou égale à la température du milieu ambiant.
L’utilisation de PET recyclé permet de recycler une partie de ce plastique abondamment utilisé à l’heure actuelle, notamment dans les bouteilles. Ainsi, on peut créer un objet décoratif, facile à produire, et vertueux au regard des considérations écologiques.
Grâce au paramétrage précis de la température du cordon à la sortie de la tête d’extrusion et du refroidissement forcé dudit cordon, on obtient un objet décoratif avec de très bonnes qualités esthétiques et mécaniques et des propriétés physico-chimiques optimums pour les usages variés, dans un environnement souvent très rigoureux. La demanderesse a notamment constaté de manière surprenante que ces propriétés sont améliorées en comparaison de celles obtenues avec le procédé enseigné dans les documents brevets FR3075313 et FR3069800, à savoir maintenir le chauffage du cordon après son extrusion.
Également grâce au procédé selon l’invention, on automatise le processus de fabrication de manière à supprimer, ou tout au moins à limiter, la main-d’œuvre.
On entend par l’expression « objet décoratif » un objet qui présente comme finalité la décoration esthétique d’un endroit, intérieur ou extérieur. Bien entendu, cet objet décoratif peut être associé à un ou plusieurs autres éléments visuels tels que par exemple des guirlandes ou des lumières et dans ce cas l’objet décoratif sert également de support pour ces éléments associés à l’objet décoratif.
On entend par l’expression « mélange de polyéthylène téréphtalate (PET) recyclé et de polyéthylène téréphtalate non recyclé » un mélange à base de polyéthylène téréphtalate recyclé incorporant ou incluant un ajout de polyéthylène téréphtalate non recyclé, c’est-à-dire non issu d’un processus de recyclage, provenant d’une synthèse directe de polyéthylène téréphtalate. Ce PET non recyclé peut consister en du PET dit « vierge » ou du PET-G, Polyéthylène Téréphtalate modifié glycol (« polyethylene terephthalate glycol-modified ») et ce PET non recyclé peut présenter en tout ou partie du PET vierge et/ou du PET-G. Autrement dit, le PET non recyclé peut consister lui-même en un mélange PET, typiquement un mélange de PET et de PET-G, ou consister intégralement en du PET-G.
On entend par l’expression « température du milieu ambiant » une température comprise entre 15°C et 30°C pour une pression d’environ 1 atmosphère (105Pascal).
D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :
- Selon un mode de réalisation, la température du gaz est choisie de manière à ce que la vitesse de refroidissement du cordon extrudé soit comprise entre 250°C/min et 350°C/min.
- Selon un mode de réalisation, la température du gaz est comprise entre -10°C et +10°C.
- Selon un mode de réalisation, la composition à base polymère présente au moins 99% en masse de polyéthylène téréphtalate et les quantités résiduelles suivantes : au plus 50 ppm de Polychlorure de vinyle ; au plus 100 ppm d’eau ; et au plus 30 ppm de Polyéthylène.
- Selon un mode de réalisation, la composition à base polymère présente au moins 50% en poids de polyéthylène téréphtalate recyclé.
- Selon un mode de réalisation, l’objet décoratif comprend une pluralité de couches de cordons extrudés, chaque couche étant refroidie par soufflage du gaz.
- Selon un mode de réalisation, l’objet décoratif comprend une pluralité de couches de cordons extrudés, et dans lequel : - le support de réception est refroidi de manière à forcer le refroidissement de la première couche de cordon extrudé par conduction, la température de refroidissement dudit support étant inférieure ou égale à la température du milieu ambiant ; - chaque couche successive, après la première couche de cordon extrudé, est refroidie par soufflage du gaz.
- Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes consistant à : - solidariser la tête d’extrusion à un bras de manipulation robotisé ; - piloter le bras de façon à déplacer la tête d’extrusion selon une trajectoire de manière à ce que le cordon extrudé forme un objet décoratif ayant au moins un contour courbe.
- Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes consistant à : - solidariser le support de réception à un moyen de déplacement ; - commander le moyen de déplacement de façon à déplacer le support de réception selon une trajectoire de manière à ce que le cordon extrudé forme un objet décoratif ayant au moins un contour courbe.
- Selon un mode de réalisation, l’extrusion du cordon et le soufflage du gaz sont réalisés de manière concomitante lors du déplacement de la tête d’extrusion le long de la trajectoire.
- Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à solidariser une ou plusieurs buses de soufflage du gaz à la tête d’extrusion.
- Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape consistant à solidariser une ou plusieurs buses de soufflage du gaz à un moyen de déplacement, lequel moyen de déplacement est commandé de sorte que la ou les buses se déplacent en même temps que la tête d’extrusion et selon la même trajectoire.
Un autre aspect de l’invention concerne un système de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé à chaud d’une composition à base polymère, comportant :
- une filière d’extrusion disposant à une extrémité d’une entrée d’alimentation et à l’autre extrémité d’une tête d’extrusion, ladite filière étant alimenté avec au moins une composition à base polymère sortant, en milieu ambiant, sous la forme d’un cordon extrudé par la tête d’extrusion,
- un support de réception sur lequel est déposée une première couche de cordon extrudé,
- la composition à base polymère consiste en du polyéthylène téréphtalate recyclé, ou un mélange de polyéthylène téréphtalate recyclé et de polyéthylène téréphtalate non recyclé,
- la température de cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion, est comprise entre 200°C et 300°C,
- le système comporte un moyen pour souffler un gaz sur le cordon extrudé de manière à forcer le refroidissement dudit cordon par convection, ledit gaz étant soufflé à une température inférieure ou égale à la température du milieu ambiant.
Brève description des figures.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :
est une vue schématique d’un objet décoratif susceptible d’être fabriqué avec le procédé et le système selon l’invention.
est une vue de côté d’un système de fabrication conforme à la présente invention (le dispositif de soufflage de gaz n’étant pas représenté par souci de clarté).
est un agrandissement de la partie A présente sur la , montrant en particulier l’extrémité de la tête d’extrusion et le support de réception.
est une vue de dessus du système visible sur la (le dispositif de soufflage de gaz étant représenté).
est une autre vue de côté du système visible sur la (le dispositif de soufflage de gaz étant représenté).
est une vue en perspective du système visible sur la (le dispositif de soufflage de gaz n’étant pas représenté par souci de clarté).
est une variante de réalisation d’un système de fabrication conforme à la présente invention.
Description des modes de réalisation.
Le procédé et le système objet de l’invention permettent de réaliser des objets décoratifs, notamment des supports de décors tels que des décors lumineux. Ces décors comportent chacun un objet rigide formant cadre support, et sur laquelle est installée une ou plusieurs guirlandes lumineuses.
Sur la , l’objet décoratif 1 consiste en un flocon de neige stylisé 2 installé sur une volute 3. À titre d’exemple, sa longueur est comprise entre 50 centimètres (cm) et deux mètres tandis que sa largeur est comprise entre 20 cm et un mètre. Concernant son épaisseur, une particularité de la présente invention réside dans le fait qu’un tel objet est formé d’au moins une couche de cordon extrudé, éventuellement une pluralité de couches de cordons extrudés et ces cordons extrudés présentent tous une épaisseur sensiblement identique, comprise entre 3 mm et 10 mm. Cet objet 1 peut être attaché à un câble ou fixé à un poteau ou un mur pour une installation extérieure, par exemple dans une rue ou sur la façade d’un monument, ou encore à l’intérieur d’une habitation. Une ou plusieurs guirlandes lumineuses, non visibles sur cette figure annexée, peuvent être fixées sur cet objet 1. La fixation de la guirlande peut être réalisée au moyen d’attaches rapides, telles que des colliers de serrage du type Rislan®.
Choix de la composition à base polymère.
Conformément à l’invention, l’objet 1 est obtenu par l’extrusion à chaud d’une composition à base polymère. Cette composition consiste en du polyéthylène téréphtalate (PET) recyclé, ou un mélange de PET recyclé et de PET non recyclé.
Le PET recyclé est issu d’un recyclage de bouteilles selon les étapes successives suivant :
- la collecte du PET
- le tri du PET
- le broyage en paillettes
- éventuellement un nettoyage des paillettes pour les débarrasser de tous les autres constituants de la bouteille.
Pour améliorer la qualité des paillettes, des régénérateurs effectuent parfois une dernière étape de purification par tri optique. Pour cela, on utilise différents procédés de détection et des caméras qui vont repérer les derniers éléments indésirables parmi les paillettes de PET. Un système de soufflage sépare ensuite les paillettes en PET des autres types de plastiques. Il existe différentes typologies de paillettes en PET : celles en PET clair (issu des bouteilles transparentes ou bleutées claires) et celles en PET foncé (venant des bouteilles bleu foncé, vertes ou colorées). Dans le cadre de la présente invention, le PET recyclé provient préférentiellement de paillettes en PET foncé.
Les paillettes PET vont alors entamer une phase d’extrusion. Elle consiste à faire fondre les paillettes à une température d’environ 280°C pour donner des joncs qui seront refroidis dans l’eau puis coupés pour former des granulés. Il existe des granulés clairs issus du PET clair et des granulés colorés issus du PET foncé. Les granulés de PET sont ensuite purifiés, par exemple par polycondensation.
C’est lors de cette dernière étape que différents PET recyclés sont obtenus, au niveau de leur qualité ou autrement dit de leurs quantités résiduelles. Il est important de noter ici qu’il existe sensiblement autant de compositions de PET recyclé qu’il existe de procédés de recyclage du PET.
Dans son objectif de réaliser un objet décoratif économique et techniquement satisfaisant, la demanderesse a réalisé une sélection tout d’abord sur la nature du polymère choisi, puis une fois ce polymère sélectionné, a défini une sélection parmi l’ensemble des possibilités et variantes de ce polymère sélectionné.
Il a aussi été constaté par la demanderesse, après diverses expériences et manipulations, qu’une composition de PET recyclé particulière pouvait satisfaire à toutes les exigences, essentiellement, mais non exclusivement de nature mécanique, pour obtenir un objet décoratif.
Selon un mode de réalisation avantageux, un mélange de PET recyclé et de PET (non recyclé) présente au moins 50% en poids de PET recyclé, préférentiellement au moins 70% en poids de PET recyclé.
Selon un mode préféré de réalisation, la composition présente au moins 99% en masse de PET et les quantités résiduelles suivantes :
- au plus 50 ppm de Polychlorure de vinyle, avantageusement au plus 10 ppm de Polychlorure de vinyle.
- au plus 100 ppm d’eau, avantageusement d’au plus 10 ppm d’eau, et
- au plus 30 ppm de Polyéthylène.
Le restant inférieur à 1% en poids de la composition polymère peut consister en un polyester tel que par exemple un PLA (polymère d’acide polylactique) ou un PCL (Polycaprolactone).
Préférentiellement, les quantités résiduelles présentent en outre au plus cinq (5) ppm de métaux. On entend ici par le terme de « métal » essentiellement, mais non exclusivement, des hydroxydes métalliques tels que par exemple un hydroxyde de sodium, hydroxyde de potassium ou encore un hydroxyde de calcium. La demanderesse a pu déterminer qu’au-delà d’une certaine quantité de métaux, ces derniers ont un impact négatif sur les propriétés mécaniques et/ou physico-chimiques de l’objet fabriqué.
Préférentiellement, les quantités résiduelles présentent en outre au plus dix (10) ppm de polyacrylonitrile (PAN). Ce PAN est un composant qui est susceptible de se trouver en quantité plus ou moins importante dans les PET recyclés. Or, à nouveau, la demanderesse a mis en évidence un impact négatif de ce PAN, lorsque présent au-delà d’une certaine quantité, sur les propriétés mécaniques et/ou physico-chimiques de l’objet fabriqué.
Très avantageusement, les quantités résiduelles sont :
- d’au plus 20 ppm de Polychlorure de vinyle,
- d’au plus 20 ppm d’eau.
La demanderesse a mis en évidence que le respect de ces limites en quantité résiduelle de PVC et d’eau améliore encore les propriétés mécaniques et/ou physico-chimiques de l’objet fabriqué.
Selon une possibilité offerte par l’invention, la susdite composition est mélangée avec au moins un additif pour former les cordons extrudés, ledit additif étant présent dans le mélange « composition à base polymère – additif » à hauteur d’au plus 40% en poids dudit mélange.
Préférentiellement, l’additif est présent dans le mélange « composition à base polymère – additif » à hauteur d’au plus 10% en poids dudit mélange, de préférence d’au plus 5% en poids dudit mélange.
Avantageusement, l’additif consiste en des plastifiants, des promoteurs d’adhésion, des stabilisants/absorbeurs d’UV, des antioxydants, des retardateurs de flamme, de pigments/colorants/azurants et/ou de charges. Ici, l’utilisation du pluriel peut signifier une pluralité d’un même composant, par exemple l’expression « des plastifiants » peut renvoyer à une pluralité de plastifiants d’une même composition et nature/famille chimique. Cette même expression au pluriel peut également renvoyer à une pluralité de composants – d’un point de vue chimique, le composant n’est pas unique – différents, de par leur composition comme leur nature/famille chimique, appartenant tous à la même catégorie d’additifs, par exemple à la famille des additifs plastifiants.
Dans la suite sont présentés des tests et essais qui ont permis à la demanderesse d’évaluer et de sélectionner la composition à base polymère préférentiellement utilisée. Par souci de clarté, seule une partie de ces tests et essais réalisés par la demanderesse sont présentés ci-après.
Tests réalisés sur des éprouvettes :
Compte tenu de l’usage de l’objet décoratif, les tests mécaniques ont été déterminants pour apprécier les matières plastiques et certains des résultats de tests et d’essais réalisés par la demanderesse sont présentés dans le tableau 1 référencé en tant que [Table 1]. Néanmoins, il faut noter que des tests complémentaires, par exemple de tenue au vieillissement – exécutés selon la série de normes internationales ISO 22088 – ont montré des résultats particulièrement intéressants pour les compositions à base polymère selon l’invention.
Des éprouvettes identiques, obtenues après extrusion, ont été constituées pour pouvoir réaliser les tests normés ci-dessous, soit selon la norme ISO 527-1 pour la détermination du Module d’Young et l’élongation à la rupture et selon la norme ISO179-1 pour le choc Charpy entaillé.
| éprouvette | Module d’Young (MPa) | Elongation à la rupture (%) | Choc Charpy entaillé (KJ.m-2) |
| Plastique ABS | 1600 (±110) | 20 (±5) | 1,9 (±0,3) |
| Plastique PC | 2300 (±190) | 120 (±10) | 2,5 (±0,5) |
| Plastique PA66 | 1950 (±200) | 45 (±5) | 2,1 (±0,5) |
| Plastique PMMA | 80 | 3,5 (±0,4) | 1,8 (±0,3) |
| PET à 95% pur + PE entre 2-5% | pas de tenue mécanique significative suite à l’extrusion | pas de tenue mécanique significative suite à l’extrusion | pas de tenue mécanique significative suite à l’extrusion |
| PET à 99% pur + : - PVC > 150 ppm - H2O > 80 ppm - PE > 45 ppm | 1920 (±150) | 50 (±10) | 1,8 (±0,3) |
| PET à 99% pur + : - PVC ~ 80 ppm - H2O ~ 110 ppm - PE ~ 40 ppm | 1950 (±150) | 70 (±10) | 2,2 (±0,4) |
| PET à 99% pur + : - PVC ~ 40 ppm - H 2 O ~ 40 ppm - PE ~ 10 ppm | 2000 (±200) | 220 (±40) | 2,4 (±0,5) |
| PET à 99% pur + : - PVC ~ 20 ppm - H 2 O ~ 10 ppm - PE ~ 10 ppm | 2100 (±200) | 240 (±40) | 2,7 (±0,5) |
Dans [Table 1], les abréviations suivantes sont utilisées : ABS : Acrylonitrile butadiène styrène ; PC : Polycarbonate ; PA66 : Polyamide 6-6 ; PMMA : Poly(méthacrylate de méthyle) ; PVC : Polychlorure de vinyle ; PE : Polyéthylène ; H2O : eau. MPa signifie Méga Pascal et KJ.m-2signifie kilo Joule par mètre carré.
Les éprouvettes préférées – soit précisément celles présentées dans les deux dernières lignes de [Table 1] - sont notées en caractère gras dans [Table 1]. Comme on peut le constater, les éprouvettes préférées présentent des résultats de propriétés mécaniques ainsi que de processabilité en extrusion meilleurs, voire bien meilleurs, que pour les éprouvettes selon l’état de la technique ou comparatives. Ces propriétés mécaniques sont celles recherchées pour un objet décoratif, selon son usage classique dans des conditions d’environnement parfois rigoureuses : température (très) inférieure au 0°C, environnement très humide ou très ensoleillé, solidité tout en montrant une très bonne résistance au choc et à l’élongation à la rupture.
D’autres caractéristiques et propriétés sont prises en considération pour son utilité en tant qu’objet décoratif, notamment sa capacité à être peint ou revêtu d’une couche adhésive et la stabilité de ses propriétés mécaniques lorsque les variations de température et d’hydrométrie sont importantes.
Par ailleurs, des tests et essais complémentaires ont montré de meilleurs résultats lorsque les quantités résiduelles, dans la composition à base de polyéthylène téréphtalate, présentent en outre au plus 5 ppm de métaux et/ou au plus 10 ppm de polyacrylonitrile.
Outre ces caractéristiques propres à la composition polymère préférentiellement utilisée dans le cadre de l’invention, cette dernière pourra comprendre un certain(s) nombre(s) d’additif(s) ou de composant(s) destiné(s) à conférer des propriétés particulières additionnelles et/ou à améliorer les propriétés intrinsèques de la composition.
Ainsi, préalablement à l’étape d’extrusion des cordons, on peut mélanger la composition à base de polymère selon l’invention avec au moins un additif de manière à former un mélange final, présentant des propriété(s) et/ou fonction(s) additionnelle(s).
Bien entendu, cet additif n’est qu’optionnellement présent compte tenu des excellentes propriétés intrinsèques de la composition à base de PET recyclé. On peut noter toutefois que cette composition présente d’excellentes propriétés mécaniques, aussi il peut être souhaité, voire nécessaire, d’améliorer en particulier ses propriétés ignifuges ou en encore de résistante au vieillissement du aux rayons solaires.
Des plastifiants pourront être ajoutés à la composition afin de faciliter la mise en œuvre et améliorer la productivité de ladite composition. On peut citer comme exemples les huiles minérales paraffiniques aromatiques ou naphtaléniques qui permettent également d’améliorer le pouvoir d’adhérence de la composition selon l’invention. On peut également citer comme plastifiant les phtalates, azelates, adipates, le phosphate de ticrésyle.
Des promoteurs d’adhésion, bien que non nécessaires, peuvent être avantageusement ajoutés afin d’améliorer le pouvoir d’adhérence de la composition lorsque celui-ci doit être particulièrement élevé. L’objet décoratif obtenu selon l’invention est destiné à être utilisé en tant que tel, sans être associé à un objet annexe tel qu’un cadre aluminium ou en une autre matière polymère. Néanmoins, dans ce dernier cas en particulier, l’utilisation de promoteurs d’adhésion est utile, voire nécessaire, afin d’assurer une parfaite cohésion, collage ou association de l’objet décoratif et d’un autre élément à base de polymère, créé indépendamment dudit objet. Le promoteur d’adhésion est un ingrédient non polymérique ; il peut être organique, cristallin, minéral et plus préférentiellement semi-minéral semi-organique. Parmi ceux-ci, on peut citer les titanates ou les silanes organiques, comme par exemple les monoalkyl titanates, les trichlorosilanes et les trialkoxysilanes, les trialcooxysilane. Avantageusement, on utilisera les trialcooxysilanes contenant un groupement époxy, vinyle et amine.
Lorsque l’objet décoratif est destiné à rester en extérieur pendant une longue période dans des régions ensoleillées du globe, le rayonnement UV (Ultra-Violet) est susceptible d’entraîner un léger jaunissement de la composition à base de polymère utilisée de sorte que des stabilisants UV et des absorbeurs UV tels que le benzotriazole, le benzophénone et les autres amines encombrés, peuvent avantageusement être ajoutés afin d’assurer la transparence ou une coloration invariante de l’objet décoratif durant toute sa durée de vie. Ces composés peuvent être par exemple à base de benzophénone ou de benzotriazole. On peut les ajouter dans des quantités inférieures à 10% en masse de la masse totale de la composition et préférentiellement de 0,1 à 5%.
On pourra également ajouter des antioxydants pour limiter le jaunissement lors de la fabrication et de l’utilisation de l’objet décoratif tels que les composés phosphorés (phosphonites et/ou phosphites) et les phénoliques encombrés. On peut ajouter ces antioxydants dans des quantités inférieures à 10% en masse de la masse totale de la composition et préférentiellement de 0,1 à 5%.
Des agents retardateurs de flamme peuvent également être ajoutés. Ces agents peuvent être halogénés ou non-halogénés, l’utilisation de ces derniers étant conseillés, voire obligatoires, en fonction des pays. Parmi les agents halogénés, on peut citer les produits bromés tels que des diphényles polybromés ou des phosphobromés. On peut également utiliser comme agent non-halogéné les additifs à base de phosphore tels que les phosphates, les phosphonates et les polyphosphonates, des organophosphorés azotés, les phosphines et oxyde de phosphine, de l’oxyde d’antimoine, de polyphosphate, de phosphinate ou de pyrophosphate, le cyanurate de mélamine, le pentaérythritol, les zéolithes, le phosphore rouge ainsi que les mélanges de ces agents. Parmi les phosphine et oxyde de phosphine, on peut citer l’oxyde de triphénylphosphine, le triphénylphosphine avec de la mélamine phosphate ou le 1,4 diisobutyl-2,3,4,5,6-tetrahydroxy-1,4-diphosphacyclohexane 1,4-dioxyde. Parmi les phosphonates et polyphosphonates, on peut citer le phosphonate cyclique, le polysulfonyldiphenylène phénylbosphonate, le polysulfonyldiphenylène thophenylphosphonate, le sirophosphonate ou le polyphosphonate avec ponts biphényle. Parmi les organophosphorés azotés, on peut citer la mélamine phosphate ou pyrophosphate, la mélamine polyphosphate, le triphenylphosphine sulfide, l’acide diphosphonique. Parmi les phosphates, on peut citer le bisphénol A et ses dérivés, le tribisphénylphosphate ou le résorcinol bis(diphénylphosphate). La composition peut comprendre ces agents dans des proportions allant de 0,5% à 25% par rapport à la masse totale du mélange composition à base de polymère selon l’invention – additif(s), en l’espèce d’agents retardateurs de flamme.
On peut également ajouter des pigments comme par exemple le dioxyde de titane, des composés colorants ou azurants dans des proportions allant jusqu’à un maximum de 10% par rapport à la masse totale du mélange « composition à base de polymère – additif(s) », en l’espèce de pigments / colorants / azurants.
Des charges, en particulier de type minéral, peuvent également être ajoutées pour améliorer la tenue thermomécanique de la composition. De façon non limitative, on peut donner comme exemples la silice, l’alumine ou les carbonates de calcium ou les nanotubes de carbone ou encore les fibres de verre. On peut utiliser des argiles modifiées ou non modifiées qui sont mélangées à l’ordre nanométrique ; ceci permet d’obtenir une composition plus transparente.
Par souci de clarté, les tests réalisés par la demanderesse sur la composition à base polymère utilisée incluant un ou plusieurs des additifs susvisés ne sont pas présentés ici, mais il a été apprécié par la demanderesse que de tels additifs améliorent les propriétés mécaniques des compositions et/ou leur confèrent des fonctions nouvelles, telles que des propriétés ignifuges, d’adhésion à une autre couche polymère ou encore de stabilité vis-à-vis des rayons UV.
Description du procédé et du système de fabrication.
Description du procédé et du système de fabrication.
Les figures 2 à 7 s’attachent à montrer les éléments d’un système de fabrication d’un objet décoratif à partir d’au moins un cordon extrudé de la composition à base polymère précitée. Ces éléments permettent la mise en œuvre du procédé selon l’invention de sorte qu’une caractéristique liée au système trouve à s’appliquer au procédé, et inversement.
Pour faire fondre la composition, une filière d’extrusion 50 la chauffe. Un cordon C sort alors de la tête d’extrusion 51 en milieu ambiant. L’extrusion se faisant en milieu ambiant et non pas en atmosphère contrôlée et/ou dans une enceinte fermée, les paramétrages liés aux températures d’extrusion et de refroidissement décrits plus avant dans la description sont particulièrement complexes à maitriser pour assurer une bonne répétabilité du procédé à un niveau industriel.
Il est avantageux de régler la température de chauffage de manière à ce que le cordon ne sorte pas en fusion, ou dans un état liquide, mais plutôt dans un état pâteux. Les meilleurs résultats pour industrialiser le procédé sont obtenus lorsque la température du cordon extrudé, à la sortie de la tête d’extrusion 51, est comprise entre 200°C et 300°C, préférentiellement entre 200°C et 230°C et très préférentiellement à 215°C (+/- 5°C).
Le cordon C extrudé présente avantageusement une largeur comprise entre 5 mm et 10 mm, préférentiellement entre 6 mm et 8 mm, et très préférentiellement de 7 mm (+/- 0,5 mm). Et avantageusement une hauteur comprise entre 2 mm et 10 mm, préférentiellement entre 3 mm et 5 mm, et très préférentiellement de 4 mm (+/- 0,5 mm). Lorsque le cordon sort de la tête d’extrusion 51, il présente une section circulaire, mais suite à sa dépose sur le support de réception 20, il s’aplatit pour présenterin fineune largeur plus importante que sa hauteur, selon les données présentées ci-dessus.
Un tel cordon est ainsi relativement fin tout en étant suffisamment mécaniquement résistant. La largeur et/ou la hauteur du cordon extrudé dépendent notamment du diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51 et de la distance ou hauteur à laquelle ladite tête d’extrusion se situe de la surface du support de réception 20 (pour la première couche) ou de la dernière couche de cordons extrudée (pour une structure multicouche). On obtient un cordon ayant une très bonne tenue mécanique lorsque la distance ou hauteur d’extrusion correspond au diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51. Le diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51 est préférentiellement fixe, mais peut être variable pendant la durée d’extrusion de l’objet 1. Dans l’hypothèse où ce diamètre d’ouverture est variable ou différent au cours de la fabrication de l’objet décoratif 1, le rapport préféré défini précédemment entre la distance ou hauteur d’extrusion et le diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion, reste valable. Ainsi, si on modifie le diamètre d’ouverture au cours de la fabrication, alors la distance ou hauteur d’extrusion est modifiée en conséquence.
Selon un mode de réalisation, la tête d’extrusion 51 est solidarisée à un moyen de déplacement. Sur la , ce moyen de déplacement est un bras de manipulation robotisé 30. La tête d’extrusion 51 est solidarisée à ce bras robotisé 30, qui la déplace longitudinalement, transversalement et éventuellement verticalement. Le bras 30 est un bras articulé à 3 axes ou, préférentiellement, un bras articulé à 6 axes.
Un tel bras articulé permet de déplacer en translation la tête d’extrusion 51 selon les axes X (abscisse), Y (ordonnée) et Z (côte) d’un repère cartésien, ou repère orthonormé. La tête d’extrusion 51 reste orientée verticalement, pour garder la direction d’extrusion perpendiculaire à la surface du support de réception 20. Un bras articulé 3 axes permet de réaliser des objets relativement complexes, en 2D ou 3D, avec un ou plusieurs contours courbes, comme celle illustrée sur la .
Dans l’exemple des figures 2 à 6, le bras robotisé 30 comprend : une base 32 montée mobile en rotation selon un axe vertical sur un socle 35 ; un bras principal 31 monté mobile en rotation selon un axe horizontal sur la base 32 ; un avant-bras 33 monté mobile en rotation selon un axe horizontal sur le bras principal 31. Une articulation permet d’assembler une tête d'accouplement 34 à l'extrémité de distale l’avant-bras 33, laquelle tête coopère avec un organe d'accouplement 30 de la filière d’extrusion 50. Les liaisons entre la base 30 et le socle 35, entre le bras principal 31 et la base 35, entre l’avant-bras 33 et le bras principal 31, et entre l’avant-bras 33 et la tête d'accouplement 34, forment les articulations du bras robotisé 30.
Les dimensions du bras principal 31 et de l’avant-bras 33 sont adaptées à l’usage du bras robotisé 30, c’est-à-dire à la fabrication de l’objet 1 sur le support de réception 20.
Des moyens d'actionnement, du type vérins et/ou moteurs rotatifs, disposés au niveau de ces articulations, produisent des mouvements de translation et éventuellement de rotation de la tête d’extrusion 51.
La direction et la vitesse de déplacement du bras robotisé 30 sont pilotées par une unité de gestion électronique. Cette unité de gestion se présente notamment sous la forme d’un ordinateur portable ou fixe, pourvu notamment d’un processeur, microprocesseur ou CPU (pour Central Processing Unit) et d’une mémoire, dans laquelle est enregistré un logiciel dont les instructions, lorsqu’elles sont exécutées par le processeur, microprocesseur ou CPU, permettent de commander le déplacement de la tête d’extrusion 51 dans l’espace. Le terme « logiciel » peut être compris comme : application informatique, programmes informatiques ou software. Par souci de clarté, il faut comprendre au sens de l’invention que « le bras robotisé 30 fait quelque chose » signifie « le logiciel exécuté par le processeur, microprocesseur ou CPU de l’unité de gestion électronique fait quelque chose ».
Selon un mode de réalisation, le bras robotisé 30 est piloté de sorte que la vitesse de déplacement de la tête d’extrusion 51 soit compris entre 50 mm/s et 110 mm/s, cette vitesse dépendant notamment de la viscosité du cordon extrudé. Une vitesse de déplacement comprise entre 50 mm/s et 60 mm/s est préférée, cette plage de vitesse permettant d’obtenir un cordon d’aspect lisse particulièrement esthétique, notamment lorsque sa viscosité en sortie de la tête d’extrusion 51 est comprise entre 400 et 450 Pascal par seconde définie selon la norme ISO 11443.
L’unité de gestion électronique gère aussi la filière d’extrusion, c’est-à-dire en particulier l’alimentation en composition à base polymère et le débit d’extrusion.
Le déplacement de la tête d’extrusion 51 selon une trajectoire prédéfinie, permet de fabriquer un objet 1 par ajout de matière (fabrication additive), et plus particulièrement par un cordon de matière thermoplastique extrudée qui, le cas échéant s’empile en couches. Ces couches peuvent être empilées les unes au-dessus des autres et/ou les unes à côté des autres. Cet empilement crée le volume de l’objet. La trajectoire de la tête d’extrusion 51 selon les axes X et Y, et éventuellement Z, permet de réaliser les contours courbes de l’objet 1.
Selon un mode de réalisation, un concepteur dessine l’objet 1 grâce à un outil de conception assistée par ordinateur (CAO). Le fichier obtenu est traité par le logiciel enregistré dans la mémoire de l’unité de gestion, qui organise la trajectoire de la tête d’extrusion 51 pour la réalisation de l’objet 1. Le bras robotisé 30 est piloté selon cette trajectoire, de sorte que la tête d’extrusion 51 dépose une première couche de cordon sur le support 20 jusqu'à obtenir l’objet 1 final. L’objet 1 est ainsi obtenu de manière rapide, précise et avec une répétabilité optimale. Lorsque l’objet 1 comprend une pluralité de couches de cordons extrudés, chaque couche successive, après la première couche, forme alors le support de réception de la couche de cordon extrudé suivante.
La illustre une variante de réalisation où la tête d’extrusion 51 est solidarisée à un chariot 8 qui est mobile selon les axes X, Y et Z d’un repère cartésien. Le chariot 8 est par exemple monté mobile sur une première glissière – ou rail - 80 d’axe X. Cette première glissière est elle-même montée mobile sur une seconde glissière 81 d’axe Y. Un mécanisme d’entrainement, par exemple du type à crémaillère ou à vérin, piloté par l’unité de gestion précitée, permet de translater le chariot 8 sur la première glissière 80, et de translater ladite première glissière sur la seconde glissière 81. On peut ainsi déplacer longitudinalement et transversalement la tête d’extrusion 51 par rapport à la surface du support 20. Le déplacement vertical de la tête d’extrusion 51 (selon l’axe Z) est rendu possible en montant la seconde glissière 81 mobile en translation sur des guides verticaux 83. Un mécanisme d’entrainement, par exemple du type à crémaillère ou à vérin, piloté par l’unité de gestion précitée, permet de translater la seconde glissière 81 le long des guides verticaux 83. Un résultat similaire est obtenu en solidarisant la tête d’extrusion 51 à un pont roulant.
Selon une autre variante de réalisation, la tête d’extrusion 51 est fixe et c’est le support 20 qui est déplacé. C’est dans ce cas le support 20 qui est solidarisé à un moyen de déplacement du type bras robotisé 30 ou chariot 8 précité, le déplacement dudit plateau étant piloté par l’unité de gestion.
Selon un mode préféré de réalisation, le cordon extrudé est déposé sur le support de réception 20 par l’effet de la gravitation. On doit noter ici que l’expression « effet de la gravitation » concernant le cordon extrudé renvoie au fait que le déplacement du cordon extrudé, depuis sa sortie de la tête d’extrusion 51 jusqu’au support de réception 20, est principalement contraint ou dirigé par le poids dudit cordon. Cet effet est rendu possible en particulier par le fait que la tête d’extrusion 51 est disposée ou orientée verticalement, autrement dit dans la direction d’application de la force gravitationnelle. Bien entendu, il faut considérer également la poussée exercée par la filière d’extrusion 50 sur le cordon extrudé, autrement dit l’énergie cinétique de ce dernier en sortie de la tête d’extrusion 51, mais cette force ou cette énergie cinétique est également orientée dans la direction, et le sens, de la force gravitationnelle.
Description du support de réception
La schématise une première couche C d’un cordon extrudé sur le support de réception 20. Comme on peut le voir notamment sur la , dans l’exemple choisi pour illustrer l’invention, ce support de réception 20 se présente sous la forme d’un L, avec deux portions rectangulaires 21, 22 de forme et de dimensions sensiblement identiques s’étendant perpendiculairement l’une par rapport à l’autre. Ces deux portions rectangulaires 21, 22 forment chacune les portions d’extrémités du support de réception 20 tandis qu’une portion carrée 23 est disposée à l’angle de jonction formé entre ces deux portions d’extrémités 21, 22. À titre d’exemple, les portions d’extrémités 21, 22, rectangulaires, présentent une longueur comprise entre 50 cm et 2 m et une largeur comprise entre 50 cm et 150 cm. La portion de jonction 23 est un carré d’une longueur comprise entre 50 cm et 150 cm, étant considéré que la largeur des portions d’extrémités 21, 22 est avantageusement égale à la longueur du côté de la portion de jonction 23 de manière à ce que les bords d’extrémités du support de réception 20 soient bien continus et essentiellement linéaires ou rectilignes.
Selon un mode de réalisation, ce support de réception 20 présente une épaisseur comprise entre 5 mm et 30 cm. Des fonctions secondaires de ce support de réception 20 consistent à réceptionner le cordon extrudé sans que ce dernier n’adhère au support de réception 20, ni bien entendu ne soit déformé ou dégradé par ce dernier.
Considérant ce support de réception 20, un aspect important réside dans sa localisation autour du bras robotisé 30, ou au moins en partie autour de ce bras robotisé 30. Ainsi, ici le support de réception 20 présente une forme générale en L, le bras robotisé 30 étant situé à proximité de la portion de jonction 23 sensiblement à égale distance des portions d’extrémité 21, 22. On peut également prévoir que le support de réception 20 se présente sous la forme générale d’un cadre carré ou circulaire entourant le bras robotisé 30, ce dernier étant complètement entouré ou ceinturé par le support de réception 20. Enfin, le support de réception 20 peut présenter une forme générale en I ou encore une forme générale en U avec trois côtés entourant le bras robotisé 30.
Selon un mode de réalisation, le support de réception 20 est monté sur un piétement de surélévation 40 qui permet de placer le support de réception 20 à une hauteur du sol comprise entre vingt centimètres et un mètre, de manière à s’adapter aux dimensions du bras robotisé 30 et à faciliter la prise et la manutention de l’objet 1 réalisée sur le support 20.
Refroidissement du cordon extrudé
La demanderesse a constaté de manière surprenante qu’en refroidissant le cordon C extrudé (et non pas en le chauffant comme cela est préconisé par les documents FR3075313 et FR3069800 précités), on obtient un cordon présentant des qualités esthétiques, mécaniques et des propriétés physico-chimiques optimums pour les usages variés, dans un environnement souvent très rigoureux, envisagés pour l’objet décoratif 1. Le soufflage d’un gaz sur le cordon C extrudé permet de forcer son refroidissement par convection. Le cordon extrudé descend ainsi rapidement en température de sorte que les dernières réactions de polymérisation et/ou de réticulation sont stoppées à l’extérieur de la filière d’extrusion. Le cordon C est alors figé dans un état instable.
Le choix de la température de refroidissement (c’est-à-dire la température du gaz soufflé), a été déterminé après de multiples essais et tests comparatifs. Certains des résultats de ces essais et tests sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous référencé en tant que [Table 2]. Des résultats pour un chauffage (100°C) du cordon sont également présentés dans ce tableau. Des éprouvettes identiques, obtenues après extrusion d’une composition constituée de PET à 99% pur (+ 20 ppm de PVC, 10 ppm d’eau, et 10 ppm de PE) ont été constituées pour pouvoir réaliser les tests normés ci-dessous, soit selon la norme ISO 527-1 pour la détermination du Module d’Young et l’élongation à la rupture. Le critère de retrait est considéré, éventuellement avec un léger aménagement structurel, selon la norme ISO 294.
Le critère préférentiellement recherché dans le cadre de la présente invention est le critère d’élongation à la rupture qui doit être suffisamment élevé pour éviter que l’objet soit cassant. Un autre critère est le critère de retrait qui doit avantageusement être au plus égal à 2%.
| T° de refroidissement | Retrait (%) | Module d’Young (MPa) | Elongation à la rupture (%) |
| 100° (chauffage) 20°C (ambiant) 0°C -20°C | > 2 2 < 2 < 2 < | 2200 1750 2100 1850 | 10 150 240 80 |
En premier lieu, grâce à une température de refroidissement inférieure ou égale à la température ambiante, préférentiellement dans le domaine de -10°C à +10°C, on obtient un cordon C présentant un faible retrait et des propriétés mécaniques satisfaisantes, voire très satisfaisantes. En outre, le cordon extrudé C présente de bonnes qualités esthétiques, et notamment une couleur uniforme, un aspect lisse et brillant, etc.
La demanderesse a également constaté que la cinétique de refroidissement avait une influence sur les qualités esthétiques et les propriétés mécaniques du cordon extrudé. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la vitesse de refroidissement du cordon C est comprise entre 250°C/min et 350°C/min, préférentiellement entre 290°C/min et 310°C/min et très préférentiellement de 300°C/min (+/- 5°C/min).
Le gaz soufflé sur le cordon C peut être de l’air comprimé ou de l’azote gazeux (diazote). On utilise préférentiellement un gaz sec dont le point de rosée est inférieur à -20°C, préférentiellement inférieur ou égal à -40°C. En effet, comme cela ressort de [Table 1], l’humidité peut avoir une influence négative sur les propriétés du cordon. Ce point de rosée peut être mesuré avec des appareils de mesure classiques, par exemple un thermo-hygromètre commercialisé par la société TROTEC® sou la référence T260.
Selon un mode de réalisation, le gaz est soufflé sur la première couche de cordon extrudé sur le support 20 et, le cas échéant, sur les couches successives suivantes lorsque l’objet 1 comprend une pluralité de couches de cordons extrudés (structure multicouche).
Selon un autre mode de réalisation, dans le cas d’un objet 1 avec une structure multicouche, le support de réception 20 est refroidi de manière à forcer le refroidissement de la première couche C de cordon extrudé par conduction, la température de refroidissement dudit support étant inférieure ou égale à la température du milieu ambiant. Les couches successives suivantes sont ensuite refroidies par soufflage du gaz. On entend par l’expression « température de refroidissement » relativement au support 20, le fait que ce dernier présente cette température à sa surface supérieure, soit la surface en contact (ou susceptible d’être en contact) avec le cordon extrudé. On entend également par l’expression « température du milieu ambiant » une température comprise entre 15°C et 30°C pour une pression d’environ 1 atmosphère (105Pascal). Les meilleurs résultats en termes de retrait, de propriétés mécaniques et de qualités esthétiques sont obtenus lorsque la température de refroidissement du support 20 est dans le domaine de -10°C à +10°C et/ou avec une température choisie de sorte que vitesse de refroidissement de la première couche soit comprise entre 250°C/min et 350°C/min, préférentiellement entre 290°C/min et 310°C/min et très préférentiellement de 300°C/min (+/- 5°C/min).
En outre, la demanderesse a constaté qu’avec un support 20 en aluminium, ou en un alliage d’aluminium, ou en cuivre ou en alliage de cuivre, on améliore encore les résultats termes de retrait et de propriétés mécaniques. Le support 20 présente alors une fonction supplémentaire d’adhésion mécanique appropriée pour le cordon extrudé. On constate également que la première couche C reste facilement détachable, sans dégradation, du support de réception 20.
Selon un mode de réalisation, le support 20 présente en outre un revêtement destiné à autoriser une adhésion chimique du cordon extrudé. Ce revêtement consiste en un revêtement polymère, de quelques microns (µm) jusqu’à un ou plusieurs millimètres (au plus 2 mm). De préférence, ce revêtement consiste en un polyétherimide (PEI).
Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, le support 20 peut intégrer un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide froid (eau glycolée, air détendu, …) et qui va permettre de refroidir ledit support. Ce fluide va absorber la chaleur de la première couche du cordon lorsqu’il est extrudé sur le support 20 et le refroidir. D’autres moyens de refroidissement du support 20 convenant à l’homme du métier peuvent être envisagés.
Selon un mode préféré de réalisation, les étapes d’extrusion du cordon C et du soufflage du gaz sont synchronisées, ces deux étapes étant réalisées de manière concomitante lors du déplacement de la tête d’extrusion 51. En d’autres termes, on refroidit le cordon dès sa dépose sur le support 20 ou sur une autre couche inférieure dans le cas d’une structure multicouche.
Selon un mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 6, une ou plusieurs buses 9 de soufflage du gaz (par exemple de 1 à 10 buses) sont solidarisées à la tête d’extrusion 51. On s’assure ainsi que la trajectoire des buses 9 coïncide avec la trajectoire de la tête d’extrusion lorsque celle-ci extrude le cordon C. En fonction de la largeur du cordon C et pour accélérer son refroidissement, il peut être avantageux de prévoir plusieurs buses agencées de sorte qu’elles agissent chacune simultanément sur une portion de la surface dudit cordon. Selon un mode de réalisation, ces buses 9 sont connectées à un compresseur avec sécheur déshydratant et réfrigérant 90. Selon un autre mode de réalisation, le refroidissement se fait au moyen d’un tube vortex fixé au niveau de la tête de refroidissement 51. On peut par exemple utiliser un tube vortex avec buses commercialisé par la société Meech® sous la référence Coldstream®.
Selon une variante de réalisation, la ou les buses de soufflage sont solidarisées à un moyen de déplacement distinct de celui de la tête d’extrusion 51. On peut par exemple installer les buses sur un autre bras robotisé qui est commandé de sorte que lesdites buses se déplacent en même temps que la tête d’extrusion 51. En particulier, les deux bras robotisés peuvent être pilotés par la même unité de gestion.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. En outre, une ou plusieurs caractéristiques et/ou étapes exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être généralisées aux autres modes de réalisation. De même, une ou plusieurs caractéristiques et/ou étapes exposées seulement dans un mode de réalisation peuvent être combinées avec une ou plusieurs autres caractéristiques et/ou étapes exposées seulement dans un autre mode de réalisation.
L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. Diverses variantes peuvent être prévues, et notamment :
- Selon un mode de réalisation, seule la tête d’extrusion 51 est fixée sur le bras robotisé 30, la filière d’extrusion 50 étant déportée dudit bras.
- La forme et les dimensions du support de réception 20 sont variables, en fonction de l’objet décoratif 1 à réaliser, mais surtout en fonction de la disposition et des dimensions du bras robotisé 30. Plus ces dernières sont grandes plus les dimensions du support de réception 20 peuvent être variées et grandes.
- Le bras robotisé 30 peut présenter autant de sections que nécessaires ou utiles pour la fabrication de l’objet décoratif 1. De la même manière, la forme et le degré de liberté du bras robotisé 30 sont variables pour autant qu’ils offrent la possibilité d’amener la tête d’extrusion 51 à la hauteur souhaitée du support de réception 20, compte tenu du diamètre d’ouverture de la tête d’extrusion 51. On peut également prévoir qu’il y ait une pluralité de bras robotisé 30, par exemple au moins deux bras robotisés 30 travaillant de concert pour fabriquer un objet décoratif 1 selon l’invention.
- Dans le cas d’un objet 1 avec une structure multicouche, la première couche de cordon extrudé peut être refroidie non seulement par conduction avec un support de réception 20 refroidi mais également par convection par soufflage du gaz.
- D’autres moyens que les buses 9 peuvent être utilisés pour souffler du gaz sur le cordon extrudé, par exemple des ventilateurs ou des bouches de soufflage.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.
Claims (13)
- Procédé de fabrication d’un objet décoratif (1) à partir d’au moins un cordon (C) extrudé à chaud d’une composition à base polymère, comportant une étape de passage d’une composition à base polymère dans une filière d’extrusion (50) depuis une entrée d’alimentation en ladite composition jusqu’à une tête d’extrusion (51) de laquelle sort, en milieu ambiant, le cordon extrudé, une première couche de cordon extrudé étant déposée sur un support de réception (20),
caractérisé en ce queledit procédé comprend les étapes consistant à :- utiliser une composition à base polymère consistant en du polyéthylène téréphtalate recyclé, ou un mélange de polyéthylène téréphtalate recyclé et de polyéthylène téréphtalate non recyclé,
- chauffer la composition de sorte que la température du cordon extrudé (C), à la sortie de la tête d’extrusion (51), soit comprise entre 200°C et 300°C,
- souffler un gaz sur le cordon extrudé (C) de manière à forcer le refroidissement dudit cordon par convection, ledit gaz étant soufflé à une température inférieure ou égale à la température du milieu ambiant.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température du gaz est choisie de manière à ce que la vitesse de refroidissement du cordon extrudé (C) soit comprise entre 250°C/min et 350°C/min.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la température du gaz est comprise entre -10°C et +10°C.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la composition à base polymère présente au moins 99% en masse de polyéthylène téréphtalate et les quantités résiduelles suivantes :
- au plus 50 ppm de Polychlorure de vinyle,
- au plus 100 ppm d’eau, et
- au plus 30 ppm de Polyéthylène.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la composition à base polymère présente au moins 50% en poids de polyéthylène téréphtalate recyclé.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’objet décoratif (1) comprend une pluralité de couches de cordons extrudés, chaque couche étant refroidie par soufflage du gaz.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’objet décoratif (1) comprend une pluralité de couches de cordons extrudés, et dans lequel :
- le support de réception (20) est refroidi de manière à forcer le refroidissement de la première couche (C) de cordon extrudé par conduction, la température de refroidissement dudit support étant inférieure ou égale à la température du milieu ambiant,
- chaque couche successive, après la première couche de cordon extrudé, est refroidie par soufflage du gaz.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant les étapes consistant à :
- solidariser la tête d’extrusion (51) à un bras de manipulation robotisé (30),
- piloter le bras (30) de façon à déplacer la tête d’extrusion (51) selon une trajectoire de manière à ce que le cordon extrudé forme un objet décoratif (1) ayant au moins un contour courbe.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant les étapes consistant à :
- solidariser le support de réception (20) à un moyen de déplacement,
- commander le moyen de déplacement de façon à déplacer le support de réception (20) selon une trajectoire de manière à ce que le cordon extrudé forme un objet décoratif (1) ayant au moins un contour courbe.
- Procédé selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel l’extrusion du cordon (C) et le soufflage du gaz sont réalisés de manière concomitante lors du déplacement de la tête d’extrusion (51) le long de la trajectoire.
- Procédé selon l’une des revendications 8 à 10, comprenant une étape consistant à solidariser une ou plusieurs buses (9) de soufflage du gaz à la tête d’extrusion (51).
- Procédé selon l’une des revendications 8 à 10, comprenant une étape consistant à solidariser une ou plusieurs buses (9) de soufflage du gaz à un moyen de déplacement, lequel moyen de déplacement est commandé de sorte que la ou les buses se déplacent en même temps que la tête d’extrusion (51) et selon la même trajectoire.
- Système de fabrication d’un objet décoratif (1) à partir d’au moins un cordon (C) extrudé à chaud d’une composition à base polymère, comportant :
- une filière d’extrusion (50) disposant à une extrémité d’une entrée d’alimentation et à l’autre extrémité d’une tête d’extrusion (51), ladite filière (50) étant alimenté avec au moins une composition à base polymère sortant, en milieu ambiant, sous la forme d’un cordon extrudé par la tête d’extrusion (51),
- un support de réception (20) sur lequel est déposée une première couche de cordon extrudé,
- la composition à base polymère consiste en du polyéthylène téréphtalate recyclé, ou un mélange de polyéthylène téréphtalate recyclé et de polyéthylène téréphtalate non recyclé,
- la température de cordon extrudé (C), à la sortie de la tête d’extrusion (51), est comprise entre 200°C et 300°C,
- le système comporte un moyen (9) pour souffler un gaz sur le cordon extrudé (C) de manière à forcer le refroidissement dudit cordon par convection, ledit gaz étant soufflé à une température inférieure ou égale à la température du milieu ambiant.
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| FR3069800A1 (fr) | 2017-08-03 | 2019-02-08 | Blachere Illumination | Procede et systeme de fabrication d'un decor lumineux |
| WO2019109205A1 (fr) * | 2017-12-04 | 2019-06-13 | 东莞远铸智能科技有限公司 | Procédé d'impression 3d d'un polymère cristallin, et imprimante 3d |
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-
2021
- 2021-04-19 FR FR2104048A patent/FR3121863A1/fr active Pending
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