PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UNE COQUE EN MATIÈRE PLASTIQUE DE GRANDES DIMENSIONS PAR MOULAGE ET SURMOULAGE, PORTION DE COQUE ET COQUE OBTENUES PAR CE PROCÉDÉ

Procédé de fabrication d'une coque en matière plastique de grandes dimensions par moulage et surmoulage, portion de coque et coque obtenues par ce procédé

[01] La présente invention concerne le domaine technique du moulage, de préférence par injection, de pièces plastiques de forte épaisseur.

[02] Dans le domaine ci-dessous, il est connu de mouler par injection des pièces en matière plastique de forte épaisseur en mettant en œuvre des moules chauffés et en adoptant des temps de cycle relativement long de manière à maîtriser les retraits et éviter les défauts et déformations induits par le refroidissement de la matière plastique injectée. Cette façon de procéder permet d'obtenir des pièces de qualité mais présente l'inconvénient majeur d'induire des temps d'occupation des machines par pièces fabriquées trop important de sorte que le coût de fabrication est trop élevé et que les cadences de production ne sont pas compatibles avec les besoins pour les pièces de grande série.

[03] Il est donc apparu le besoin d'un nouveau procédé de fabrication de pièce de grande épaisseur et de grandes dimensions qui permette de réduire les temps de cycle tout en ayant une qualité satisfaisante.

[04] Afin d'atteindre cet objectif l'invention concerne un procédé de fabrication d'une coque en matière plastique qui comprend deux grandes faces opposées et présente une plus grande dimension, mesurée le long d'une grande face, supérieure ou égale à 10 fois la plus grande épaisseur de la coque mesurée entre les grandes faces et supérieure ou égale à 100 mm, procédé de fabrication comprenant au moins les étapes suivantes:

- moulage d'une première portion de coque comprenant une partie au moins de l'une des grandes faces de la coque et, à l'opposé de la grande face, une surface de surmoulage en partie au moins rainurée et/ou dentée avec des rainures et/ou des dents qui présentent une largeur ou épaisseur inférieure ou égale à 5mm et qui sont espacées les unes des autres d'un pas inférieur ou égal à 5 mm,

- surmoulage, sur une surface de surmoulage, d'une dernière portion de coque comprenant une partie au moins de l'autre grande face de la coque, toutes les portions de coque étant dans le même matériau que la première portion de coque et l'épaisseur locale de chaque portion de coque est supérieure ou égale à 1 mm dans les zones éloignées d'au moins 1 mm des bords de la portion de coque correspondante. [05] Le procédé selon l'invention permet de fabriquer sans déformation ni retassure rédhibitoire pour l'aspect et les performances optiques des pièces de grand dimensions. Selon l'invention, il s'agit plus généralement de fabriquer des coques de grandes tailles dont la plus grande dimension est supérieure ou également à 100 mm et la plus grande épaisseur est supérieure ou égale à 5mm. De telles pièces peuvent en outre présenter une hauteur H mesurée transversalement à l'épaisseur E entre deux faces opposées de la coque, supérieure ou égale à 30 mm. De telles dimensions de pièces posent des problèmes techniques notamment en ce qui concerne leur aspect et leur performances optiques sans rapport avec les problèmes techniques liés à la fabrication de pièces de petites dimensions, telles que généralement inférieures à 50 mm. L'invention permet donc la fabrication de pièces de grande taille là ou l'art antérieur ne le permettait pas.

[06] Selon l'invention en fonction de l'épaisseur de la coque, cette dernière peut être formée par le surmoulage sur la première portion de coque de plus d'une autre portion de coque. Ainsi selon une variante de mise en œuvre de l'invention, le procédé comprend une étape de surmoulage, sur une surface de surmoulage dite de réception, d'une portion de coque intermédiaire qui comprend une surface de surmoulage en partie au moins rainurée et/ou dentée avec des rainures et/ou des dents qui présentent une largeur ou épaisseur inférieure ou égale à 5 mm et qui sont espacées les unes des autres d'un pas inférieur ou égal à 5 mm. Dans le ce cas la dernière portion de coque sera surmoulée sur une portion de coque intermédiaire.

[07] Selon une autre variante de l'invention, la dernière portion de coque est surmoulée directement sur la surface de surmoulage première portion de coque.

[08] Selon une caractéristique de l'invention, l'une des grandes faces possède une forme générale concave et l'autre grande face possède une forme générale convexe. Cette caractéristique met à profit les possibilités offertes par le procédé selon l'invention de réaliser des coques de formes complexes ne présentant pas de défaut d'aspect ou de forme dans la mesure où le procédé selon l'invention permet de bien maîtriser les phénomènes de retrait.

[09] Selon une autre caractéristique de l'invention, les rainures et/ou les dents de chaque surface de surmoulage possèdent toutes sensiblement la même largeur et la même profondeur et sont espacées d'un même pas. [10] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur locale de toute partie d'une portion de coque est inférieure ou égale à 5 mm, de préférence inférieure à 3,5 mm Selon une caractéristique de l'invention l'épaisseur locale est comprise entre 1mm et 5 mm et de manière plus particulièrement préférée comprise entre 1,5 mm et 3,5 mm, l'épaisseur locale étant mesurée à une distance supérieure à 1 mm des bords de la portion de coque. Par épaisseur locale, il convient d'entendre la plus petite des distances entre deux faces opposées, séparées continûment par de la matière plastique, d'une partie d'une portion de coque. Selon une variante de l'invention, l'épaisseur locale est inférieure ou égale à un tiers de l'épaisseur totale de la coque.

[11] Selon une autre caractéristique de l'invention, la différence entre la plus petite épaisseur de la coque et la plus grande épaisseur de la coque est inférieure à la moitié de la plus grande épaisseur, lesdites épaisseurs étant mesurées entre les grandes faces de la coque et à distance une distance des bords de la coque supérieure à 2 mm.

[12] Selon une forme préférée de mise en œuvre de l'invention, les étapes de moulage et de surmoulage sont réalisées par injection de la matière plastique.

[13] Selon une variante de cette forme préférée de mise en œuvre, la matière plastique injectée est choisie parmi les matières plastiques suivantes :

- Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)

- Polycarbonate (PC)

- Acrylonitrile butadiène styrène (ABS)

ou des mélanges de celles-ci, sans que cette liste ne soit ni limitative, ni exhaustive.

[14] L'invention concerne également une portion d'une coque en matière plastique qui comprend deux grandes faces opposées et présente une plus grande dimension, mesurée le long d'une grande face, supérieure ou égale à 10 fois la plus grande épaisseur de la coque mesurée entre les grandes faces, portion de coque caractérisée en ce qu'elle comprend l'une des grandes faces de la coque et, à l'opposé de la grande face, une surface de surmoulage en partie au moins rainurée et/ou dentée avec des rainures et/ou des dents qui présentent une largeur ou épaisseur inférieure ou égale à 5 mm et qui sont espacées les unes des autres d'un pas, mesuré parallèlement à la grande face, inférieur ou égal à 5 mm.

[15] L'invention se rapporte aussi à une coque comprenant deux grandes faces opposées et présentant une plus grande dimension, mesurée le long d'une grande face, supérieure ou égale à 10 fois la plus grande épaisseur de la coque mesurée entre les grandes faces et supérieure ou égale à 100 mm, caractérisée en ce qu'elle comprend une première portion de coque selon l'invention et une dernière portion de coque qui est surmoulée et qui comprend l'autre grande face de la coque.

[16] Selon une caractéristique de l'invention, l'une des grandes faces de la coque possède une forme générale concave et l'autre grande face de la coque possède une forme générale convexe.

[17] Selon encore une autre caractéristique de l'invention la coque comprend au moins une portion de coque intermédiaire surmoulée et située entre la première portion de coque et la dernière portion de coque.

[18] La coque obtenue au moyen du procédé de fabrication selon l'invention peut être utilisée pour diverses applications. Ainsi cette coque peut être opaque et ne pas laisser passer la lumière. La coque peut également être destinée à former un guide de lumière ou une partie d'une optique d'éclairage.

[19] Selon une caractéristique de l'invention, la largeur des rainures, l'épaisseur des dents et le pas d'espacement des rainures sont inférieurs à 3,5 mm.

[20] Selon une autre caractéristique de l'invention, la largeur des rainures, l'épaisseur des dents et le pas d'espacement des rainures sont compris entre 1 mm et 5 mm.

[21] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la largeur des rainures, l'épaisseur des dents et le pas d'espacement des rainures sont compris entre 1,5 mm et 3,5 mm. De telles dimensions permettent d'adopter des temps de cycle courts sans risque de défaut tels que des retassures.

[22] Ainsi, selon une caractéristique de l'invention, la coque possède au moins une zone translucide et/ou transparente.

[23] Selon une autre caractéristique de l'invention, la coque comprend au moins une partie opaque et au moins une partie transparente ou translucide.

[24] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la coque est destinée à former un guide de lumière et la première portion de coque comprend une face d'entrée de la lumière et la dernière portion de coque comprend une face de sortie de la lumière ou inversement. Il doit donc être compris la première portion de coque peut comprendre une face de sortie de la lumière tandis que la dernière portion de coque comprend une face d'entrée de la lumière. [25] Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de mise en œuvre du procédé selon l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

[26] De même, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de la coque selon l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

[27] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent une forme non limitative de réalisation d'une coque conforme à l'invention par la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

- La figure 1 est une perspective schématique d'une coque selon l'invention.

- Le figure 2 est une vue de face de la coque illustrée à la figure 1.

- La figure 3 est une section selon la lignes lll-lll de la figure 2 au niveau d'une languette ou dent de la première portion de coque.

- La figure 4 est une section selon la ligne IV-IV de la figure 2 au niveau d'une rainure de la première portion de coque.

- La figure 5 est vue perspective éclatée de la coque illustrée à la figure 2.

- La figure 6 est une section longitudinale partielle d'une partie de la coque illustrée figure 1.

Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.

[28] L'invention propose de réaliser une coque en matière plastique de préférence injectée de manière que cette coque ne présente pas de défaut structurel ni de déformation induit par le retrait et/ou le refroidissement de la matière suite à son injection.

[29] Au sens de l'invention une coque est une pièce dont l'épaisseur est petite par rapport à sa longueur développée ou mesurée le long de l'une de ses grandes faces lorsque la coque est non développable. Comme le montre les figures 1 et 2, une coque selon l'invention et désignée dans son ensemble par la référence C, comprend deux grandes faces opposées 2 et 3. Ainsi, la coque C présente une plus grande dimension L, mesurée le long d'une grande face, par exemple la grande face 2, supérieure ou égale à 10 fois la plus grande épaisseur E de la coque mesurée entre les grandes faces 2 et 3. La plus grande dimension L correspond à la longueur développée de la grande face 2. Selon l'invention la plus grande dimension L est de préférence supérieure ou égale à 100 mm, tandis que la hauteur H de la coque est de préférence supérieure ou égale à 30 mm. Par ailleurs, la largeur L _a de la coque est de préférence supérieure ou égale à 40 mm. La coque C peut donc être qualifiée de pièce de grande taille.

[30] De plus, selon l'exemple illustré et comme le montrent les coupes transversales des figures 3 et 4, la différence entre la plus petite épaisseur El de la coque C et la plus grande épaisseur E2 de la coque C est inférieure à la moitié de la plus grande épaisseur E2, lesdites épaisseurs étant mesurées entre les grandes faces 2 et 3 de la coque C. Par ailleurs, selon l'exemple illustré la grande face 2 présente une forme générale concave tandis que la grande face 3 possède une forme générale convexe.

[31] La plus grande épaisseur E possède, par exemple, une valeur supérieure ou égale à 10 mm. Or, cette épaisseur est trop importante pour être injectée en une seule fois dans un cycle de fabrication d'une durée inférieure à 200 secondes décomptée entre le début de l'injection et l'éjection hors du moule de la pièce injectée, tout en offrant des caractéristiques structurelles, esthétiques et dimensionnelles satisfaisantes.

[32] Aussi afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose de concevoir la coque C en plusieurs parties ou portion de coques qui pourront être moulées et surmoulées les unes sur les autres de sorte qu'à chaque étape de fabrication l'épaisseur locale maximale de chaque portion de coque est inférieure à 5mm et, de préférence inférieure à 3,5 mm, l'épaisseur locale maximale correspondant à la plus petite des distances entre deux faces opposées, séparées continûment par de la matière plastique, d'une partie d'une portion de coque. Cette épaisseur locale correspond donc à l'épaisseur maximale de matière plastique injectée à chaque étape de fabrication. De manière générale l'épaisseur locale pourra être choisie pour être inférieure au tiers de l'épaisseur totale de la coque tout en restant supérieure à 1 mm dans les zones éloignées d'au moins 1mm des bords des portions de coque.

[33] Selon l'exemple illustré et comme le montre la figure 5, il est proposé de décomposer la coque C en deux portions de coque Cl et C2, dites première et dernière. La première portion de coque Cl comprend alors une partie de la première grande face 2 tandis que la dernière portion de coque C2 comprend une partie de la grande face opposée 3.

[34] La première portion de coque Cl comprend à l'opposé de la grande face 2, une surface de surmoulage 10 en partie au moins rainurée et/ou dentée. Selon l'exemple illustré, surface de surmoulage 10 comprend une alternance de rainures 11 et de languettes 12. Dans le cas présent, les languettes 12 forment, au-delà de la grande face 2, des dents.

[35] Comme le montre la figure 6, les rainures possèdent une largeur i inférieure ou égale à 5 mm. La largeur i est, ici, mesurée perpendiculairement à la grande face 2, les rainures s'étendant parallèlement à la dite grande face 2. Par ailleurs, les rainures 11 sont espacées d'un pas P inférieur ou égal à 5 mm. Le pas P correspond alors à l'épaisseur de la languette/dent 12 définit par deux rainures 11 successives. Par ailleurs, il pourra être remarqué que la distance d, séparant le fond des rainures 11 de la grande face 2, est inférieure ou égale à 5 mm.

[36] La dernière portion de coque C2 présente quant à elle une forme complémentaire de celle de la première portion de coque pour former en combinaison avec celle-ci la coque C dans son ensemble.

[37] La fabrication de la coque selon l'invention ainsi constituée est réalisée de la façon suivante conformément au procédé selon l'invention.

[38] Dans une première étape la première portion de coque Cl et moulée par injection de matière plastique dans un moule conçu à cet effet. La matière plastique utilisée pourra être, par exemple, du PMMA.

[39] Ensuite, il est procédé au surmoulage de la dernière portion de coque C2 par injection d'une matière plastique compatible avec celle utilisée pour la première portion de coque C2. De manière préférée, il sera utilisé la même matière plastique celle constitutive de la première portion de coque Cl. La matière plastique injectée, lors du surmoulage de la deuxième portion de coque C2 sur la première portion de coque Cl, épouse la surface de surmoulage 10 de la première portion de coque Cl et forme une partie de la grande face 3 ainsi que dans le cas présent une partie de l'autre grande face grande face 2. Au terme du processus de surmoulage il est obtenu la coque C telle qu'illustrée figure 1. [40] Il sera, par ailleurs, noté que la surface de surmoulage 10 occupe sur la première coque C2 la majeure partie de la surface ou face opposé à la partie de la grande face 2. Ainsi, les première Cl et dernière C2 portions de coque possèdent des dimensions similaires. De plus, la première portion de coque Cl forme une partie de la grande face 2 qui possède une longueur (plus grande dimension) sensiblement égale à la longueur de la grande face 2 de la coque C. De même, la dernière portion de coque C2 forme une partie de la grande face 2 qui possède une longueur (plus grande dimension) sensiblement égale à la longueur de la grande face 3 de la coque C.

[41] Selon l'exemple illustré, la coque C est destinée à former une pièce optique. Aussi, le surmoulage de la dernière partie de coque est réalisé sur la première partie de coque Cl alors que cette dernière présente une température suffisante pour éviter la formation d'un dioptre entre les deux portions de coque Cl et C2.

[42] De plus, dans le cas présent, les première Cl et dernière C2 portions de coque sont définies ou conçues pour former chacune l'intégralité d'une face optique soit d'entrée soit de sortie de la lumière. Ainsi la première coque Cl forme ici l'intégralité d'une face d'entrée de la lumière Fe tandis que la dernière coque C2 forme l'intégralité de la face de sortie Fs de la lumière.

[43] Bien entendu, une coque C selon l'invention n'est pas nécessairement une pièce optique et peut former une pièce structurelle et/ou décorative.

[44] De plus, selon l'exemple illustrée la coque C forme un « C » dont les extrémités des branches sont reliées par une barre destinée à faciliter la fixation de la coque sur un support. Toutefois, la mise en œuvre d'une telle barre n'est pas strictement nécessaire et la coque C peut ne pas comprendre ladite barre.

[45] De même, une coque selon l'invention peut présenter une toute forme que celle d'un C.

[46] Enfin il doit être rappeler que l'invention permet de réaliser une pièce de grande taille présentant à qualité au moins égale un temps total de fabrication plus court que celui nécessaire pour la fabrication en une seule injection de la même pièce de grande taille.

[47] Par ailleurs, diverses autres modifications peuvent être apportées à l'invention dans le cadre des revendications annexées.