Procédé de fabrication d'articles moulés
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'articles moulés à partir d'une feuille plane en matière thermoplastique ou d'un tissu constitué au moins en partie de fibres en matière ther moplastique ou à partir d'un tissu impregue.. d'une telle matière.
Jusqu'à présent, on fabriquait ces objets manufacturés à trois dimensions en assemblant de petits morceaux de tissus et en les cousant ensemble. Ces pièces séparées devaient être découpées selon des patrons, séparées et cousues les unes aux autres, toutes ces opérations se faisant à la main, ce qui était évidemment une façon de procéder coûteuse et longue. De plus, quand ces opérations étaient terminées, on devait rejeter un pourcentage important d'objets finis par suite de fronces dans les coutures, de conformations superficielles incorrectes, etc. Pour remédier à ces difficultés, on a mis au point de nombreux procédés et techniques pour le moulage d'objets en matière thermoplastique. Cependant, tous ces procédés se sont heurtés à des difficultés importantes quand il s'agissait de mouler des profils comportant des étirages profonds et des surfaces courbes.
Le procédé usuel de fabrication d'objets comportant des étirages profonds et des surfaces courbes à partir de matières thermoplastiques consiste à chauffer tout d'abord la matière thermoplastique à une température permettant de la déformer et, pendant que le tissu est chaud, à étirer la matière pour lui donner la forme désirée. Quand le formage est terminé, on laisse la matière faire prise en abaissant notablement la température. De cette manière, on peut amener un tissu thermoplastique à la forme tridimensionnelle désirée, symétrique ou irrégulière, qui est souvent nécessaire pour fabriquer des objets tels que les dessus de chaussures, des chapeaux, des bonnets de soutien-gorge, des jouets, etc.
Il est bien évident que pendant la mise en oeuvre d'un tel procédé, une contrainte plus élevée est exercée dans certaines zones du tissu que dans d'autres, en raison de l'application d'une force ou tension plus élevée devant être suffisante pour obtenir la déformation maximum nécessaire à partir du plan initial de la matière. Par suite de l'application d'efforts inégaux dans les différentes parties du tissu, les produits terminés présentent généralement des différences d'aspect, particulièrement par suite de la présence de grimaces aux sommets des parties très étirées et sur les arêtes correspondantes. En outre, on observe des différences dans la main ainsi que dans la résistance des fibres par rapport à la zone où la plus forte tension a été appliquée.
On obtient donc des articles moulés présentant des points faibles, une diminution excessive de la densité du tissu et des déformations n'ayant pas un caractère permanent.
Après avoir servi pendant quelque temps et avoir été nettoyés de la façon usuelle, ces objets perdent leur forme moulée.
En conséquence, le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients ci-dessus cités.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on dispose la feuille ou le tissu au-dessus d'une surface de moulage, on chauffe la feuille ou le tissu jusqu'au point de ramollissement de la matière thermoplastique, on place sur la feuille ou le tissu une mince membrane flexible, on fait agir une pression de façon à provoquer un étirement de la feuille ou du tissu et de la membrane en les amenant à épouser intimement la surface de moulage et, après refroi dissement, on sépare l'article ainsi formé de la surface de moulage.
Le chauffage de la feuille ou du tissu peut être effectué de plusieurs façons, par exemple en chauffant le moule lui-même ou en utilisant un élément chauffant amovible fournissant la chaleur directement à la matière thermoplastique. Pour presser la membrane contre la feuille en matière thermoplastique ou le tissu, on peut faire agir le vide. Afin de faciliter le moulage de façon que tous les détails ressortent clai;-ent,-on peut utiliser en combinaison avec le vide un poinçon auxiliaire. Dans ce cas dès que la matière - thermoplastique chaude a été étirée sur le moule et que l'on a fait agir le vide, on fait rapidement descendre le poinçon auxiliaire et on l'applique sur le contour du moule pour refouler la matière thermoplastique dans les portions courbes prononcées ou dans les coins que présente le contour du moule.
En fait, il serait préférable que l'étirage de la matière thermoplastique, l'application de la membrane presseuse et la descente du poinçon auxiliaire éventuel ne forment pratiquement qu'une seule et même opération ou se fassent simultanément. Lorsque la matière thermoplastique est bien moulée, elle commence à se refroidir dès qu'on a éloigné la source de chaleur. Pour faciliter ce refroidissement qui permet à la matière de faire prise sous forme moulée, on peut faire circuler de l'air froid sur la membrane.
Lorsque la matière est suffisamment froide pour conférer un caractère permanent au moulage, on peut retirer le poinçon auxiliaire si un tel poinçon a été utilisé, et la membrane, et démouler la matière. Envue d'accélérer la finition des objets moulés, on peut utiliser un outil de coupe dont la forme reproduit celle du contour du moule pour rogner la matière en excès en une seule passe, en faisant descendre cet outil sur l'objet moulé.
Le procédé est, par exemple, exécuté comme suit:
La matière à mouler est d'abord- serrée par ses bords, de manière à la mettre sous une légère tension. Ensuite, on la chauffe à son point de ramollissement qui est évidemment variable selon la nature de la matière thermoplastique utilisée, par exemple à 1600 C pour une matière formée de 100 o/o de polyacrylonitrile, température à laquelle on peut procéder à son moulage par le procédé de l'invention.
Pour le téréphtalate de polyéthylène, qui est un polyester, on chauffera à environ 2270 C; pour la polyhexaméthylène adipamide, qui est une polyamide, on chauffera à environ 2270 C, et pour le polyéthylène, qui est une oléfine, on chauffera à environ 720 C. Aux températures respectives indiquées, des fibres synthétiques peuvent être moulées de façon efficace. Aussitôt que le point -de ramollissement est atteint, on procède rapidement à l'étirage sur le moule de la matière maintenue dans son châssis de serrage.
Cette opération est, en général, effectuée en faisant descendre la matière sur le moule, bien que l'opé
ration inverse, cyest-à-dire l'avancement du moule sur
la matière, soit également possible. Lorsque la
matière a été descendue sur le moule, on fait agir
la pression sur une membrane ou à un diaphragme
placé au-dessus du moule dans un dispositif de ser
rage, de telle façon que cette membrane recouvre
complètement la matière et contribue à la refouler
suivant toutes les courbes et dans les angles du moule.
Cette pression peut être créée à l'aide du vide, ce
qui oblige d'utiliser un appareil de moulage étanche
à la pression. Dans ce but, on peut supporter Ie
moule dans un porte-moule en forme de caisson en
ménageant un espace entre le moule et le bord du
caisson, de façon que le vide créé par une pompe
à vide ou par tout autre moyen usuel disposé au-des
sous du caisson exerce une traction vers le bas sur
l'ensemble du moule et de la membrane, qui doit
être imperméable à l'air ou à tout autre fluide uti
lisé pour appliquer cette pression sur la membrane.
Au lieu d'un serrage par le vide, on pourrait recou
rir à une pression supérieure à la pression atmo
sphérique, par exemple en comprimant de l'air ou
tout autre fluide au-dessus de la membrane, afin de
la refouler en contact étroit et total avec la matière
à mouler.
Le porte-moule, le châssis maintenant la matière
thermoplastique, le châssis du diaphragme ou de la membrane et tout autre appareillage nécessaire pour
la mise en oeuvre du procédé, peuvent tous être enfermés dans une enceinte étanche à la pression pendant
le déroulement des opérations. Une telle enceinte peut
être réalisée par un moyen classique quelconque permettant de créer une zone étanche à la pression, par
exemple, en serrant un couvercle sur les bords du
caisson porte-moule. Il est évident que le moule, son support, le tissu et la membrane définissent une zone
étanche à la pression au-dessous du moule, si bien
que la pression atmosphérique exerce une pression
de haut en bas sur le moule quand on fait agir le vide
au-dessous de celui-ci.
Lorsque la pièce de matière thermoplastique
chauffée à son point de ramollissement a été amenée sur le moule, sa déformation lui faisant épouser la forme exacte du moule est pratiquement instantanée.
On laisse la matière moulée pendant un faible laps de temps, par exemple une minute ou moins sur le moule, afin qu'elle prenne de façon pratiquement permanente la forme exacte du moule par refroidisse-
ment. De l'air peut être envoyé sur la face de la membrane pour contribuer au refroidissement, ou
encore on peut utiliser un liquide de refroidissement, par exemple de l'eau froide ou tout autre liquide froid, qu'on pulvérise sur la membrane recouvrant le tissu.
Le refroidissement de la matière moulée maintient la déformation de cette dernière de façon permanente. n n'y a pas de durée exacte pendant laquelle la matière doit rester sur le moule. Cette durée varie
selon la densité de la matière, la nature de la matière thermoplastique utilisée et le genre d'objet fabriqué.
Suivant la valeur de l'étirage à effectuer sur le moule, un poinçon auxiliaire peut se révéler nécessaire pour déformer la matière thermoplastique afin qu'elle épouse exactement les angles et les courbes du moule. Ce poinçon auxiliaire a, en général, le même contour que le moule et on le fait alors descendre sur la surface supérieure de la membrane presque simultanément avec la mise en place de la membrane sur la matière à mouler. Par exemple, lorsqu'on moule des objets qui doivent avoir un périmètre bien défini et précis, tels que des dessus de tabourets en tissu, un tel poinçon auxiliaire est indispensable.
Dans la description ci-dessus, le moule dont il est question est une pièce mâle, cependant, ce moule peut être une pièce femelle coopérant avec un moule mâle, la première se substituant alors au poinçon auxiliaire éventuel, quand un tel poinçon est nécessaire, ou vice versa. En d'autres termes, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation du seul moule mâle, mais peut être utilisée également avec un moule femelle, selon la profondeur désirée de l'étirage.
Pour réaliser une économie de temps dans la fabrication d'un objet terminé à partir d'une matière moulée de façon permanente, on peut utiliser une lame coupante pour éliminer en une seule opération l'excès de matière sur le moulage en donnant à cette lame le contour du moule.
La membrane ou diaphragme peut être une mince feuille de caoutchouc vulcanisé, une feuille en caoutchouc de silicone, ou tout autre feuille mince, pliable, imperméable à l'air qui ne risque pas d'être endommagée par la pression du fluide ou par la chaleur nécessaire à chauffer la matière thermoplastique jusqu'à son point de ramollissement. Cette membrane peut être serrée avec la matière thermoplastique que l'on chauffe à son point de ramollissement et, ensuite, les deux feuilles sont étirées de concert sur le moule en une seule opération.
La matière thermoplastique utilisée dans le procédé de l'invention peut être un tissu tricoté, tissé, ou un tissu dit non tissé . On peut aussi utiliser un tissu non thermoplastique, tel que le coton imprégné d'une résine thermoplastique. Parmi les matières thermoplastiques utilisables pour la mise en oeuvre de la présente invention, il y a lieu de mentionner les matières acryliques qui sont des fibres dans lesquelles la substance fibrogène est un polymère synthétique à longue chaîne, composé d'au moins 85 o/o en poids de groupes acrylonitrile
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par exemple un terpolymère contenant approximativement, en poids, 86 o/o d'acrylonitrile, 7 o/o d'acétate de vinyle et 7 o/o de 2-méthyl-3-vinylpyridine,
un mélange de 68 o/o en poids d'un copolymère contenant approximativement, en poids, 94 oxo d'acrylonitrile et 6 /o d'acétate de vinyle, avec 12 /o en poids d'un copolymère contenant, en poids, 50 oxo d'acrylonitrile et 50 O/o de 2-méthyl-5-vinylpyridine; une composition contenant en poids au moins 90 o/o de polyacrylonitrile et de 2 à 10 O/o de poly-N-vinyl-pyrrolldone; un copolymère contenant, en poids, au moins 920/o d'acrylonitrille et jusqu'à 8 O/o de méthacrylate;
un copolymère composé, en poids, d'au moins 94 0/o d'acrylonitrile et jusqu'à 6 O/o d'acétate de vinyle; les matières dites modacrylics qui sont des fibres dans lesquelles la substance fibrogène est un polymère synthétique à longue chaîne, composé de moins de 85 /o, mais d'au moins 35 oxo en poids de groupes acrylonitrile
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les polyesters qui sont des fibres dans lesquelles la substance fibrogène est un polymère synthétique à longue chaîne, composé d'au moins 85 O/o en poids d'un ester d'un di- alcool et d'un di-acide, par exem ple, le téréphtalate de polyéthylène et l'adipate de poly.tétrahydroquinone;
des polyamides qui sont des fibres dans lesquelles la substance fibrogène est une polyamide synthétique quelconque à longue chaîne présentant des groupes amide
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récurrents, faisant partie intégrante de la chaîne du polymère, comme, par exemple, la polyhexaméthylène adipamide et le polycaprolactame et des oléfines qui sont des fibres dans lesquelles la substance fibrogène est un polymère synthétique quelconque à longue chaîne contenant au moins 85 oxo en poids de groupes éthylène, propylène ou d'une autre oléfine. On peut non seulement utiliser ces fibres synthétiques seules, mais aussi sous forme de mélanges, par exemple des mélanges de fibres acryliques et de polyesters. On peut également mélanger les fibres synthétiques précitées avec des fibres naturelles telles que le coton, le lin, etc.
Le rapport pondéral dans ce mélange peut varier depuis une valeur aussi faible que 5 O/o de matière thermoplastique sans qu'il y ait de maximum, étant donné qu'une matière contenant 100 oxo de matière thermoplastique se moule exceptionnellement bien par le présent procédé.
On a décrit le procédé sous forme de procédé discontinu; cependant, on peut tout aussi bien l'utiliser sous forme semi-continue ou continue. Dans ce cas, on place la matière à mouler sur un rouleau à l'extérieur de l'appareil de moulage, et elle est entral- née dans l'appareil et en sort de l'autre côté lorsque chaque opération de moulage est achevée.
Exemple I
On place un morceau de tissu thermoplastique, composé de fibres contenant 94 o/o d'acrylonitrile et 6 /o d'acétate de vinyle, dans un châssis où on le met sous faible tension, en serrant ses bords sur le châssis.
On dispose le châssis au-dessus du moule, les bords du châssis ayant la même dimension que ceux du caisson dans lequel le moule est monté, de façon à ne pas toucher les bords du caisson, ni son fond, afin que l'on puisse faire le vide sur toute la périphérie du moule. Le moule lui-même est percé sur toute sa surface de petits trous afin que la matière à mouler puisse être amenée à épouser chaque contour du moule. On place un élément chauffant au-dessus du tissu et on le porte à une température de 1600 C. La température est déterminée à l'aide d'un pyromètre à thermocouple. Aussitôt que cette température est atteinte, on enlève l'élément chauffant et on fait rapidement descendre le tissu chauffé avec son châssis sur le moule.
Presque simultanément on fait descendre une mince feuille de caoutchouc montée dans un châssis ayant les mêmes dimensions que le châssis porte-tissu et que le caisson porte-moule, sur la surface supérieure du tissu chaud. De cette façon, les bords des châssis maintenant le tissu et la feuille de caoutchouc, respectivement, s'ajustent étroitement sur les bords du caisson porte-moule, en formant une enceinte étanche à la pression. Dès que ces bords sont correctement placés, on fait le vide dans le fond du caisson porte-moule, à l'aide d'une pompe à vide, ce qui a pour effet de forcer la feuille en caoutchouc sur le tissu afin que celui-ci épouse tous les contours du moule jusqu'au moindre détail. La pression étant ainsi appliquée par le vide, on fait immédiatement descendre un poinçon auxiliaire sur la surface supérieure de la feuille en caoutchouc.
Le contour de ce poinçon est le même que celui du moule. Ces trois actions, c'est-à-dire la descente du tissu sur le moule, la mise en place de la feuille de caoutchouc et la descente du poinçon auxiliaire, se produisent de façon pratiquement simultanée. Dès que les opérations indi quées ci-dessus sont achevées, on souffle de l'air sur la surface supérieure de Ba feuille de caoutchouc pour faciliter le refroidissement du tissu et lui permettre de faire prise en gardant la forme qui lui a été donnée.
On poursuit le refroidissement pendant environ une minute ou, éventuellement, un peu plus ou un peu moins. Ensuite, on retire le poinçon auxiliaire ainsi que la feuille ou membrane de caoutchouc, et on fait descendre sur le tissu moulé un outil de coupe ayant le contour du moule, de façon à détacher d'un seul coup toute la matière en excès et obtenir l'objet à sa forme définitive.
On peut utiliser ce procédé pour la fabrication des deux moitiés d'un jouet représentant un ours, de casquettes, de dessus de chaussures, de dessus de tabourets, de soutiens-gorge, de pièces courbes pour ameublement, de garnitures intérieures courbes de voitures, etc. Tous ces objets présentent des parties étirées fortement et des angles vifs. Les fibres dans le tissu moulé aux points de la plus grande tension, c'est-à-dire aux angles vifs et aux sommets des parties fortement étirées, ne présentent pas d'affaiblissements ou de déformations notables.
L'ours a un aspect très naturel et vrai, notamment des genoux renflés, un ventre bien rond et des fesses bien formées.
Exemple 2
On opère comme il a été décrit à l'exemple 1, sauf que le morceau de tissu thermoplastique est formé de fibres contenant 100 O/o de téréphtalate de polyéthylène et qu'il est chauffé à 2270 C puis moulé.
On forme ainsi une série d'objets très différents, tels que le devant et l'arrière d'un ours, des casquettes, des dessus de chaussures, des dessus de tabourets, des soutiens-gorge, des fournitures d'ameublement, des costumes de bain, des garnitures intérieures de voitures, etc.
Exemple 3
On opère comme dans l'exemple 1, sauf que la matière thermoplastique utilisée est composée de fibres contenant 100 o/o de polyéthylène et qu'on la chauffe à 720 C pour la mouler et obtenir les divers objets mentionnés à l'exemple 1.
Exemple 4
On opère ainsi qu'il est décrit à l'exemple 1, sauf que la matière thermoplastique utilisée est composée de fibre contenant 100 o/o de polyhexaméthylène adipamide, que l'on chauffe à 2270 C et qu'on moule pour former les divers objets mentionnés à l'exemple 1.
Exemple 5
On opère comme il a été décrit à l'exemple 1, sauf que le morceau de tissu thermoplastique est formé d'un -mélange de fibres contenant, en poids, 50 /o de polypropylène et 50 o/o de téréphtalate de polyéthylène, et qu'on le chauffe à 1650 C pour le mouler et obtenir les divers objets mentionnés à l'exemple 1.
Exemple 6
On opère ainsi qu'il est décrit à l'exemple 1, sauf que le morceau de tissu à mouler est composé, en poids, de 50 o/o de coton et de 50 o/o de polyacrylonitrile que l'on chauffe à 1700 C pour le mouler et obtenir les divers objets mentionnés à l'exemple 1.
Exemple 7
On opère comme décrit à l'exemple 1, sauf que le morceau de tissu à mouler est formé de coton enduit de 10 O/o en poids de polyacrylonitrile et qu'on le chauffe à 1700 C pour le mouler et obtenir les divers objets mentionnés à l'exemple 1.
Ainsi, pour la première fois, le procédé selon l'invention permet de produire des objets moulés de façon permanente à partir d'une matière plane, sans affaiblir ou déformer de façon appréciable les fibres à leurs points de plus grande tension. Des objets nécessitant des étirages profonds, tels que l'enveloppe d'un ours en tissu, ont pu être produits sans qu'on observe de changement de la main du tissu pendant le moulage, ni de réduction de la résistance des fibres.
I1 ne se produit pas de grimace du tissu aux points de tension maximum dans les objets comportant des étirages profonds. Les objets produits par ce procédé conservent leur forme et leur stabilité après de nombreux lavages et nettoyages.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication d'articles moulés, à partir d'une feuille plane en matière thermoplastique ou d'un tissu constitué au moins en partie de fibres en matière thermoplastique ou à partir d'un tissu impré gné d'une telle matière, caractérisé en ce qu'on dispose la feuille ou le tissu au-dessus d'une surface de moulage, on chauffe la feuille ou le tissu jusqu'au point de ramollissement de la matière thermoplastique, on place sur. la feuille ou le tissu une mince membrane flexible, on fait agir une pression de façon à provoquer un étirement de la feuille ou du tissu et de la membrane en les amenant à épouser intimement la surface de moulage et, après refroidissement, on sépare l'article ainsi formé de la surface de moulage.
II. Produit résultant du procédé selon la revendication I.