FR3142930A1 - Procédé de mise en forme - Google Patents

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Abstract

Procédé de mise en forme, comprenant: la fourniture d’une matière première (10) comprenant au moins 15% massiques de matières plastiques thermoplastiques, sous forme solide, sur un support (12) ;le chauffage du support (12) et de la matière première (10) dans un dispositif de chauffage (20), tel qu’une étuve, à une température supérieure ou égale à une température seuil ;après chauffage, le transfert du support (12) et de la matière première (10) du dispositif de chauffage (20) à une presse principale (40) ; la compression de la matière première (10) dans la presse principale (40), la presse principale (40) étant régulée thermiquement à une température inférieure à la température seuil. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Procédé de mise en forme
Le présent exposé concerne un procédé de mise en forme, et plus particulièrement un procédé de mise en forme d’une matière première, par exemple granulaire, comprenant au moins 15% massiques de matières plastiques thermoplastiques, sous forme solide. Un tel procédé peut être mis en œuvre pour la mise en forme de matières issues du recyclage de déchets.
Parmi les procédés de mise en forme de matières premières, on connaît les procédés de thermocompression, aussi appelée compression à chaud, mentionnés dans la demande de brevet FR 3 078 353 A1 de la Demanderesse qui décrit l’introduction d’un moule rempli de copeaux dans une presse, le chauffage de la presse et du moule afin d’agglomérer les copeaux pour former un pavé, et le refroidissement de la presse et du moule.
Bien que ce procédé apporte satisfaction, la presse utilisée pour l’étape de compression subit de nombreux cycles de chauffage et de refroidissement. Ces cycles sont énergivores. Lorsque la thermocompression a pour objectif de valoriser des matières usagées, telles que des déchets, l’énergie importante utilisée pour chauffer et refroidir la presse peut réduire significativement l’économie énergétique qui devrait normalement résulter du recyclage de matières existantes par rapport à la production d’un produit neuf.
Il existe donc un besoin pour un nouveau type de procédé de mise en forme.
A cet effet, le présent exposé concerne un procédé de mise en forme, comprenant:
  • la fourniture d’une matière première comprenant au moins 15% massiques de matières plastiques thermoplastiques, sous forme solide, sur un support ;
  • le chauffage du support et de la matière première dans un dispositif de chauffage, tel qu’une étuve, à une température supérieure ou égale à une température seuil ;
  • après chauffage, le transfert du support et de la matière première du dispositif de chauffage à une presse principale ;
  • la compression de la matière première dans la presse principale, la presse principale étant régulée thermiquement à une température inférieure à la température seuil.
La matière première peut être issue du recyclage, notamment de déchets ménagers. La matière première peut avoir subi des prétraitements tels qu’un tri, un déchiquetage, un broyage, une granulation, etc. La matière première est fournie sous forme solide : le procédé n’est pas un procédé de formulation de matières, par exemple de matières plastiques à partir de composés liquides, mais bien de mise en forme d’une matière première préexistante à l’état solide.
Grâce au fait que la matière première comprend au moins 15% massiques de matières plastiques thermoplastiques, la matière première peut être mise en forme seule, sans ajout de liant ou autre matrice : en effet, la matière plastique thermoplastique, sous l’effet de la chaleur dans le dispositif de chauffage, assure la liaison entre les autres constituant de la matière première et permet de former, après compression, une pièce d’un seul tenant.
Les matières plastiques comprennent un ou plusieurs polymères.
La matière première est chauffée à une première température, qui est supérieure ou égale à une température seuil. La première température peut être mesurée directement dans la matière première, par des capteurs connus en eux-mêmes. Selon un autre exemple, le dispositif de chauffage peut être régulé à la première température, et la matière première est laissée dans le dispositif de chauffage pendant un temps de chauffe suffisamment long pour pouvoir considérer que la matière première a atteint cette première température.
Après le chauffage, la matière première et le support qui la soutient sont déplacés du dispositif de chauffage à une presse principale. Il s’ensuit que le dispositif de chauffage et la presse principale sont distincts l’un de l’autre. En particulier, les variations de température du dispositif de chauffage n’ont aucun effet thermique sensible sur la presse principale, et réciproquement.
Dans la presse principale, la matière première est comprimée pendant que la presse principale est régulée à une deuxième température, inférieure à la température seuil. Par exemple, la deuxième température peut être une température de consigne de la presse principale, et peut correspondre à la température d’un organe de la presse principale configuré pour venir en contact avec la matière première, en régime permanent.
Du fait que la deuxième température est inférieure à la température seuil, la compression de la matière première s’effectue à froid. On parle alors de thermocompression à froid, pour signifier que la matière a été préalablement chauffée mais que la compression à proprement parler est effectuée à froid.
La régulation thermique de la presse principale à une température inférieure à la température seuil peut intervenir dès le début de la compression de la matière première, voire tout au long de cette compression. La presse principale est donc régulée thermiquement, dès le début de la compression voire tout au long de celle-ci, à ladite température inférieure.
Par différence avec les procédés habituels de thermocompression, le chauffage est réalisé en dehors de la presse principale, ce qui évite de chauffer puis de refroidir la presse principale, cycle très consommateur en énergie. Grâce au fait qu’un dispositif de chauffage dédié est prévu et que la presse principale est régulée thermiquement à une température inférieure à la température seuil, la presse principale n’est pas ou peu chauffée : on ne chauffe essentiellement que le support et les matières plastiques. Il s’ensuit un grand gain d’énergie et de productivité.
Dans certains modes de réalisation, la température seuil est telle que la matière première ne pourrait pas conserver sa forme, seule, lors du transfert entre le dispositif de chauffage et la presse principale. C’est le support qui permet alors de contenir la matière première malgré l’élévation de température. La présence d’un support permet de déplacer la matière première, donc in fine de la chauffer et de la comprimer dans deux dispositifs différents, l’un – le dispositif de chauffage – relativement chaud et l’autre – la presse principale – relativement froid. Cette séparation des fonctions et l’utilisation d’un support pour véhiculer la matière permet les gains d’énergie susmentionnés.
Dans certains modes de réalisation, la température seuil est supérieure ou égale à 130°C, de préférence à 150°C, de préférence encore à 170°C.
Par exemple, la première température peut être supérieure ou égale à 130°C, de préférence à 150°C, de préférence encore à 170°C. La première température peut être inférieure ou égale à 250°C, de préférence 230°C, de préférence encore à 200°C. Ces plages, pour la première température, permettent un bon assouplissement des matières plastiques thermoplastiques pour assurer une mise en forme régulière lors de la compression.
Par ailleurs, selon un exemple, la deuxième température peut être inférieure ou égale à 50°C, de préférence inférieure ou égale à 30°C, de préférence inférieure ou égale à 20°C, de préférence encore inférieure ou égale à 15°C.
Plus généralement, l’écart entre la première température et la deuxième température peut être supérieur ou égal à 50°C, de préférence 80°C, de préférence encore 100°C, de préférence encore 130°C. Il se produit donc, lors de la compression, un refroidissement rapide qui évite les déformations excessives de la matière (coulures) et assure un bel aspect de la pièce finie.
Dans certains modes de réalisation, la presse principale comprend un poinçon configuré pour venir au contact de la matière première ou du support, le poinçon comprenant des moyens de régulation thermique. Par exemple, une température de consigne de ces moyens de régulation thermique, pendant la compression de la matière première, peut être est inférieure ou égale à 50°C, de préférence inférieure ou égale à 30°C, de préférence inférieure ou égale à 20°C, de préférence encore inférieure ou égale à 15°C.
Dans certains modes de réalisation, la matière première est fournie sur le support sous forme granulaire. Cela permet une répartition plus régulière sur le support. En outre, dans le cas de valorisation de déchets, cela permet de réemployer une plus grande fraction de déchets.
Dans certains modes de réalisation, la compression agrège la matière première sous forme granulaire pour former une plaque.
Dans d’autres modes de réalisation, la matière première est une pièce d’un seul tenant, par exemple un panneau. Le procédé de mise en forme peut alors être configuré pour modifier la forme du panneau, par exemple pour lui donner une forme courbe en trois dimensions.
Dans certains modes de réalisation, le support a une épaisseur inférieure à l’épaisseur de la matière première disposée sur le support. L’épaisseur du support désigne sa plus petite dimension ; de même, l’épaisseur de la matière première disposée sur le support désigne la plus petite dimension de l’ensemble de la matière première, une fois celle-ci disposée sur le support. Par exemple, l’épaisseur de la matière première peut être mesurée perpendiculairement au support. Grâce à ces dispositions, le support est relativement fin, ce qui permet de dépenser relativement peu d’énergie à le chauffer. Le procédé de mise en forme est donc plus efficace énergétiquement, puisque l’essentiel du chauffage est fourni directement à la matière première. De plus, la résistance thermique du support est réduite, ce qui rend le chauffage de la matière première plus homogène.
Dans certains modes de réalisation, l’épaisseur du support est inférieure ou égale à 5 millimètres (mm), de préférence à 4 mm, de préférence encore à 3 mm.
Dans certains modes de réalisation, le support est un moule comprenant un fond et des parois latérales, et la presse principale comprend un logement configuré pour recevoir le moule, la forme du logement épousant les parois latérales du moule. Grâce au fait que la forme du logement épouse les parois latérales du moule, le logement de la presse principale forme des butées pour les parois du moule afin qu’elles ne se déforment pas lors de la compression. En d’autres termes, les efforts de compression sont repris non pas par le moule lui-même, mais par le logement de la presse principale. Cela permet de prévoir un moule particulièrement fin et donc de diminuer encore l’énergie dépensée pour chauffer le moule.
Dans certains modes de réalisation, des parois du logement sont plus épaisses que les parois du moule, par exemple au moins deux fois plus épaisses, voire au moins cinq fois plus épaisses.
Dans certains modes de réalisation, au moins une paroi du logement est escamotable. Ainsi, l’insertion du moule dans le logement est facilitée. Ladite paroi du logement peut être une paroi destinée à venir contre une paroi latérale du moule.
Dans certains modes de réalisation, le moule coopère avec la presse principale pour son maintien dans le logement. On évite ainsi que le moule ne s’accroche à d’autres parties de la presse ; au contraire, en demeurant dans le logement qui peut être conçu pour faciliter l’insertion et le retrait du moule, l’extraction des matières premières de la presse est facilitée. La coopération entre le moule et la presse peut notamment être une coopération mécanique.
Dans certains modes de réalisation, le support comprend une feuille. Par exemple, la matière première, si elle garde une cohésion suffisante malgré l’élévation en température de sorte qu’elle demeure sur la feuille malgré son amollissement, peut être simplement posée sur une feuille, de préférence souple. Optionnellement, la matière première peut être disposée entre deux feuilles. Une ou plusieurs telles feuilles s’adaptent à une grande diversité de mises en forme dans la presse.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif de chauffage est une étuve configurée pour contenir une pluralité de supports simultanément, optionnellement sur plusieurs niveaux. Cela permet d’augmenter la cadence de production et le rendement énergétique de l’étuve. L’étuve permet la chauffe homogène et maîtrisée du support et de la matière première.
Dans certains modes de réalisation, l’étuve comprend des moyens de chauffage et des moyens de convection forcée configurés pour homogénéiser la température au sein de l’étuve, optionnellement en assurant un mouvement d’air des parois de l’étuve vers le centre de l’étuve. Par exemple, les moyens de chauffage peuvent comprendre un système de résistance électrique. Les moyens de convection peuvent comprendre un ventilateur.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif de chauffage comprend une entrée et une sortie, et un tronçon du dispositif de chauffage du côté de l’entrée est régulé thermiquement différemment d’un tronçon du dispositif de chauffage du côté de la sortie. Le dispositif de chauffage peut par ailleurs comprendre des moyens de convoyage entre l’entrée et la sortie. Ainsi, la matière première peut être chauffée selon un programme de température adapté, plus précis qu’un simple maintien à température constante.
Alternativement ou en complément, dans certains modes de réalisation, le dispositif de chauffage comprend un capteur de température configuré pour mesurer une température par contact avec la matière première. Un tel capteur, comprenant une sonde plongeant dans une matière, est connu en soi.
Dans certains modes de réalisation, le support est en acier revêtu d’un anti-adhérant. Dans d’autres modes de réalisation, le support est en aluminium.
Dans certains modes de réalisation, la presse principale comprend au moins une cale formant gabarit pour repérer l’épaisseur à laquelle la matière première est comprimée. La cale peut être prévue entre deux parties de la presse principale mobiles l’une par rapport à l’autre, formant poinçon et matrice. La cale peut borner le déplacement des parties mobiles l’une vers l’autre, afin de mieux respecter les dimensions désirées pour la matière première comprimée.
Dans certains modes de réalisation, le poinçon est en aluminium. L’aluminium a des propriétés anti-adhérentes.
Dans certains modes de réalisation, la matière première comprend au moins 18% massiques de matières plastiques thermoplastiques, de préférence au moins 20%, de préférence encore au moins 25%, de préférence encore au moins 30%. Dans certains modes de réalisation, la matière première comprend au moins 80% massiques de matières plastiques thermoplastiques, de préférence au moins 90% voire 95%.
Dans certains modes de réalisation, la matière première est issue du recyclage de déchets, notamment de déchets ménagers tels que des flacons de produits d’hygiène (shampoing, gel douche, etc.) ou pharmaceutiques, des briques alimentaires, des rebuts de production industriels et tout autre déchet comprenant au moins 15% massiques de matières plastiques thermoplastiques. La matière première peut être issue du recyclage d’un ou plusieurs types de déchets. La matière première peut être homogène ou hétérogène. Typiquement, des granules ou copeaux issus d’un même type de déchet ont en moyenne la même composition et sont considérés comme formant une matière première homogène, même si le déchet en question comprend plusieurs matériaux.
Dans certains modes de réalisation, les matières plastiques comprennent au moins l’un des matériaux suivants : polyéthylène (PE), polyéthylène haute densité (PEHD), polyéthylène basse densité (PEBD), polystyrène (PS), polypropylène (PP), thermoplastique naturel tel que le polyéthylène biosourcé (PE-bio issu par exemple de la canne à sucre), le polycaprolactone (PCL), l’acide polylactique (PLA), les polyhydroxyalcanoates (PHA), le poly(succinate de butyle) (PBS), ou d’autres polymères à base d’amidon.
Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre, au cours du transfert du dispositif de chauffage à la presse principale, une étape de compression intermédiaire à une température supérieure à la température seuil dans une presse intermédiaire distincte de la presse principale, pendant une durée inférieure à la durée de la compression dans la presse principale. Cette thermocompression à chaud intermédiaire, appelée aussi « compression flash » en raison de sa rapidité, améliore l’état de surface de la pièce formée et augmente sa résistance aux rayures. La presse intermédiaire est distincte de la presse principale afin d’éviter des cycles de chauffage/refroidissement, qui seraient énergivores. En particulier, la presse intermédiaire peut être maintenue à une température supérieure à la température seuil.
Le présent exposé concerne aussi une installation de mise en forme, l’installation comprenant un support apte à recevoir de la matière première comprenant au moins 15% de matières plastiques thermoplastiques, sous forme solide, un dispositif de chauffage, tel qu’une étuve, configuré pour chauffer le support et la matière première à une température supérieure ou égale à une température seuil, et une presse principale configurée pour comprimer la matière première, la presse principale comprenant des moyens de régulation thermique configurés pour régulée thermiquement la presse principale à une température inférieure à la température seuil du dispositif de chauffage.
L’installation peut être configurée pour la mise en œuvre du procédé de mise en forme précédemment décrit, et peut avoir tout ou partie des caractéristiques détaillées au sujet dudit procédé.
D'autres caractéristiques et avantages de l'objet du présent exposé ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux figures annexées.
La est un schéma illustrant les principales étapes d’un procédé de mise en forme selon un mode de réalisation.
La est une vue en coupe partielle d’une presse principale et d’un support selon un mode de réalisation, dans le plan II de la .
 Description détaillée
Un procédé de mise en forme selon un mode de réalisation est décrit en référence aux figures 1 et 2. Ce procédé a pour objet de mettre en forme une matière première solide comprenant au moins 15% massiques de matières plastiques thermoplastiques, afin de former une pièce. Cette matière première peut être issue de déchets de consommation ou de déchets industriels, qui peuvent avoir subi des phases de traitement préalables telles qu’un tri, un nettoyage, un déchiquetage, un mélange, une homogénéisation, etc. La matière première peut comprendre un matériau unique ou un mélange de matériaux différents, tant que la proportion massique de matières plastiques thermoplastiques demeure supérieure ou égale à 15%.
Dans ce mode de réalisation, la matière première peut être fournie sous forme granulaire, par exemple des billettes ou des copeaux, ou plus généralement des granules. La matière première peut avoir des granules de formes, tailles et/ou couleurs différentes, afin de donner un aspect marbré à la pièce.
Comme illustré sur la , la matière première 10 est fournie sur un support 12. Par exemple, les granules peuvent être déposés sur le support 12 de façon à former une couche. L’épaisseur e1 de la couche peut être uniforme ou non, selon la pièce que l’on souhaite créer.
Dans ce mode de réalisation, le support 12 a une épaisseur e2 inférieure à l’épaisseur e1 de la couche de matière première 10. L’épaisseur e2 du support peut être constante ou non. L’épaisseur e2 du support 12 peut être la plus petite dimension du support 12.
Dans ce mode de réalisation, afin de contenir les granules, en particulier latéralement, le support 12 peut être un moule comprenant un fond 14 et des parois latérales 16. Les parois latérales 16 font saillie depuis le fond 14, toutes dans la même direction. Les parois latérales 16 peuvent définir un contour fermé.
Les surfaces intérieures du support 12, c’est-à-dire celles qui sont prévues pour être en contact avec la matière première 10, peuvent être revêtues d’un matériau anti-adhérant ou démoulant afin qu’une fois la pièce formée, celle-ci puisse être retirée aisément du support 12. Ce revêtement peut également être configuré pour éviter l’adhésion entre la matière première 10 et le support 12 malgré la température et la pression appliquées, qui seront décrites par la suite.
Avant ou après sa disposition sur le support 12, la matière première 10 peut être préchauffée, par exemple à une température comprise entre 30°C et 100°C, afin de l’assécher. Cela fluidifie l’écoulement des granules et rend plus progressive la montée en température de la matière première 10.
Le procédé de mise en forme comprend le chauffage du support 12 et de la matière première 10 dans un dispositif de chauffage 20, à une première température T1. La première température T1 est supérieure ou égale à une température seuil T0. En chauffant ainsi la matière première 10, il se produit une fusion au moins partielle des matières plastiques thermoplastiques contenues dans la matière première 10, ce qui permet de déformer ces matières plastiques voire, dans le cas de granules, d’assurer une adhérence des granules les uns avec les autres pour former une pièce d’un seul tenant. Le cas échéant, le chauffage à la première température T1 peut aussi occasionner un dégazage de la matière première 10.
Par exemple, la température seuil T0, ou a fortiori la première température T1, est supérieure ou égale à 130°C, de préférence à 150°C, de préférence encore à 170°C.
En l’occurrence, le dispositif de chauffage 20 comprend ou est une étuve (ci-après désignée comme étuve 20 par souci de concision, sans perte de généralité). L’étuve 20 comprend une enceinte 22, fermée, à l’intérieur de laquelle le support 12 peut être insérée par au moins une trappe, par exemple une première trappe formant entrée 24 et une deuxième trappe formant sortie 26. L’entrée 24 et la sortie 26 peuvent être prévues de part et d’autre de l’étuve 20.
Un tronçon de l’étuve 20 du côté de l’entrée 24 peut être régulé thermiquement différemment d’un tronçon du dispositif de chauffage du côté de la sortie 26. Par exemple, l’étuve 20 peut être plus chaude du côté de la sortie 26 que de l’entrée 24, afin de favoriser une montée progressive et homogène en température de la matière première 10 et de compenser les appels d’air frais qui surviennent lorsque la trappe formant sortie 26 est ouverte, ces appels d’air étant surtout préjudiciables lorsque la matière première 10 est chaude.
Au moins un convoyeur 28 peut être prévu pour faciliter l’acheminement du support 12 de l’entrée 24 vers la sortie 26. Selon un exemple, le convoyeur 28 peut être motorisé. Le convoyeur 28 peut fonctionner en continu ou par intermittence, au fur et à mesure de l’insertion et du retrait de supports 12 dans ou depuis l’étuve 20.
L’étuve 20 peut être munie de moyens de chauffage de tout type, par exemple un système à résistance électrique 30. Par ailleurs, des moyens de convection peuvent être prévus, en l’espèce au moins un ventilateur 32, pour homogénéiser la température dans l’étuve. Selon l’orientation des ventilateurs, la température peut être homogénéisée par zone, de sorte que la présence de moyens de convection n’empêche pas, en soi, de réguler de manière différenciée la température du côté de l’entrée 24 et du côté de la sortie 26.
Optionnellement, l’étuve 20 peut comprendre un capteur de température 34. Selon un exemple, le capteur de température 34 est configuré pour mesurer la température dans l’étuve 20 au contact de l’air de l’étuve 20. Selon un autre exemple, le capteur 34 est configuré pour mesurer une température par contact avec la matière première 10, typiquement via une sonde.
La température au sein de l’étuve 20 peut être déterminée pour que, compte tenu d’un temps de séjour donné dans l’étuve 20, la matière première 10 atteigne la première température T1 désirée. Pour accélérer le chauffage et augmenter la productivité, la température de l’étuve 20 (notamment dans le tronçon du côté de la sortie 26) peut être supérieure à la première température T1.
Comme illustré, l’étuve 20 peut être configurée pour contenir une pluralité de supports 12 simultanément. Cela peut être permis par un dimensionnement adéquat de l’étuve 20. Alternativement ou en complément, l’étuve 20 peut être configurée pour contenir des supports sur plusieurs niveaux. En l’espèce, l’étuve 28 comprend plusieurs convoyeurs 28, superposés, chaque convoyeur 28 définissant un niveau.
Une fois que la matière première 10 a atteint la première température T1, le support 12 et la matière première 10 qu’il contient sont sortis de l’étuve 20 et transférés vers une presse principale 40. Un équipement de transfert adéquat peut être prévu, tel qu’une table élévatrice.
Le support 12 est placé dans la presse principale 40 et la presse principale 40 est actionnée afin de comprimer la matière première 10 entre deux parties rigides mobiles l’une par rapport à l’autre, à savoir par exemple un poinçon 42 et une matrice 44. Le poinçon 42 et la matrice 44 peuvent se déplacer l’un par rapport à l’autre sous l’action d’un ou plusieurs vérins 46. En l’occurrence, le poinçon 42 est mobile tandis que la matrice 44 est fixe, mais la configuration inverse est également envisagée. Le fait que la partie inférieure, en l’espèce la matrice 44, soit mobile, assure une meilleure stabilité des déplacements au sein de la presse 40.
Comme indiqué précédemment, la presse principale est régulée thermiquement à une deuxième température T2, inférieure à la température seuil T0. Dans ce mode de réalisation, la deuxième température T2 est inférieure ou égale à 20°C, et l’écart T1-T2 entre la première température T1 et la deuxième température T2 est supérieur à 130°C. La température T2 désigne ici la température, en régime permanent, d’un organe de la presse principale configuré pour venir en contact avec la matière première 10, c’est-à-dire le poinçon 42 et/ou la matrice 44. A cette fin, le poinçon 42 et/ou la matrice 44 peut comprendre des moyens de régulation thermique 48 dont une température de consigne pendant la compression de la matière première 10 est égale à la deuxième température T2. En l’espèce, les moyens de régulation thermiques 48 comprennent un conduit 48a noyé dans le poinçon 42 et/ou dans la matrice 44, ce conduit 48a étant parcouru par un fluide réfrigérant. Comme il ressort des figures 1 et 2, le conduit 48a peut serpenter dans le poinçon 42 et/ou la matrice 44.
Le poinçon 42 peut être configuré pour venir au contact de la matière première 10, tandis que la matrice 44 soutient le support 12. Le poinçon 42 peut être en aluminium ou en alliage d’aluminium. L’aluminium est un matériau à la fois anti-adhérant et possédant une capacité thermique élevée, ce qui lui permet d’évacuer rapidement la chaleur emmagasinée au contact de la matière première 10 chaude en sortie de l’étuve 20.
Comme illustré sur la , la presse principale 40 peut comprendre un logement 50 configuré pour recevoir le support 12. Ce logement 50 peut être ménagé dans la matrice 44. Comme illustré, la forme du logement 50 peut épouser les parois latérales 16 du support 12 : en d’autres termes, lorsque le support 12 est inséré dans le logement 50, le logement 50 vient contre les parois latérales du support 12 de façon à empêcher le support 12 de se déformer sous l’action de la pression impartie par le poinçon 42.
Pour maintenir le support 12 dans le logement 50, il peut être prévu que le support 12 coopère avec la presse principale 40. Plus précisément, le support 12 peut coopérer mécaniquement avec le logement 50 ou avec la matrice 44. Dans l’exemple représenté, le support 12 est muni d’ailettes 18 faisant saillie du support 12 vers l’extérieur, c’est-à-dire vers le logement 50, et configurées pour s’engager dans des rainures 52 correspondantes du logement 50. Les rainures 52 et ailettes 18 peuvent bloquer la translation du support 12 par rapport au logement 50 dans la direction dans laquelle les parties de la presse principale 40 sont mobiles l’une par rapport à l’autre, ce qui correspond à la direction verticale sur la . Par exemple, les ailettes 18 peuvent s’étendre parallèlement à la couche de matière première 10.
Le support 12 peut être inséré dans le logement 50 par translation perpendiculairement au plan de la , les ailettes 18 coopérant avec les rainures 52 pour former des glissières. Afin de permettre l’insertion et le retrait du support 12, au moins une paroi du logement 50 peut être escamotable. En l’espèce, outre les parois formées par la matrice 44 et illustrées sur la , une paroi du logement 50 peut être formée par une traverse 54 distincte de la matrice 44 et mobile par rapport à la matrice 44. La traverse 54 peut être assemblée à la matrice 44 une fois le support 12 inséré dans le logement 50, et escamotée pour retirer le support 12 du logement 50.
Dans l’exemple illustré sur la , la traverse 54 est solidaire en translation du poinçon 42 et fait saillie au-delà du poinçon 42 en direction de la matrice 44. Ainsi, lorsque le poinçon 42 se rapproche de la matrice 44 pour comprimer la matière première 10, la traverse 54 se rapproche a fortiori de la matrice 44. La traverse 54 se déplace ainsi jusqu’à épouser une paroi du support 12, laquelle paroi peut être dépourvue d’ailette 18 comme le montre la première vignette de la . Lorsque le poinçon 42 atteint ensuite la matière première 10, l’ensemble des parois du support 12 est soutenu par les parois du logement 50 formées respectivement par la matrice 44 et la traverse 54. Lorsque le poinçon 42 est ensuite éloigné de la matière première 10, la traverse 54 est également déplacée de façon à ouvrir à nouveau le logement 50. Ainsi, le mouvement de la traverse 54 est indexé sur celui du poinçon 42, et sa mise en place et son retrait sont automatiques.
La représente en outre le fait que la presse principale 40 comprend des cales 56 formant gabarit pour limiter l’enfoncement du poinçon 42 dans le support 12, et ainsi calibrer l’épaisseur de la pièce résultant de la compression de la matière première 10. Les cales 56 peuvent être amovibles, auquel cas il est possible de prévoir plusieurs jeux de cales correspondant à plusieurs épaisseurs de fabrication.
Dans la presse principale 40, la pièce comprimée est refroidie. Après démoulage, la pièce peut être soumise à un ou plusieurs post-traitements, par exemple ébavurage, ponçage, etc., ou tout usinage souhaité.
Bien que la présente description se réfère à des exemples de réalisation spécifiques, des modifications peuvent être apportées à ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications.
Par exemple, le procédé de mise en forme ne s’applique pas uniquement à une matière première fournie sous forme granulaire, mais à des matières premières de toute forme. Par exemple, il est possible de fournir, sur un support, une pièce d’un seul tenant, le chauffage et la compression à froid ayant pour objectif de donner à cette pièce une forme différente. Typiquement, il est possible d’obtenir une forme courbe à partir d’un panneau plan.
Le support 12 a été présenté sous la forme d’un moule, mais il n’est pas nécessairement un moule. Le support 12 peut être une simple feuille servant d’intermédiaire pour le transfert de la matière première 10 entre le dispositif de chauffage 20 et la presse principale 40. Selon un exemple, la matière première peut être disposée entre deux feuilles souples. La forme à impartir à la pièce finie est alors définie par le poinçon 42 et la matrice 44, et non par le poinçon 42 et le support 12.
En plus des étapes décrites ci-dessus, le procédé de mise en forme peut comprendre, au cours du transfert du dispositif de chauffage 20 à la presse principale 40, une étape de compression intermédiaire de la matière première 10 à une troisième température T3 supérieure à la température seuil T0 dans une presse intermédiaire distincte de la presse principale, pendant une durée inférieure à la durée de la compression dans la presse principale. La presse intermédiaire peut avoir tout ou partie des caractéristiques de la presse principale 40, mais en est distincte au sens où le support 12 et la matière première 10 doivent être déplacés entre la presse intermédiaire et la presse principale 40. Afin de mutualiser certains moyens mécaniques d’application de pression, la presse principale 40 et la presse intermédiaire peuvent former deux étages séparés d’une même installation de compression, mais la presse principale 40 est maintenue relativement froide tandis que la presse intermédiaire est quant à elle maintenue relativement chaude.
Bien que la coopération mécanique entre le support 12 et le logement 50 ait été décrite sous la forme d’un engagement d’ailettes 18 du support 12 avec des rainures 52 du logement, il est possible d’intervertir ces moyens : des rainures peuvent être prévues sur le support 12 tandis que le logement 50 comprendrait des ailettes. En outre, d’autres systèmes de coopération sont envisagés. Par exemple, le support 12 peut comprendre des œillets, par exemple pour permettre la préhension du support 12 par un robot. La presse principale 40 peut comprendre des doigts rétractables configurés pour s’engager dans les œillets ou s’en rétracter. Les œillets peuvent être prévus dans le prolongement des parois latérales 16, de sorte que le support 12 puisse être introduit dans le logement 50 par le dessus. Dans ce mode de réalisation, le logement 50 ne nécessite pas de paroi escamotable.
Bien que le dispositif de chauffage 20 ait été présenté comme une étuve, d’autres dispositifs de chauffage peuvent être envisagés.
Outre ces variations, d’autres variantes sont possibles, et des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés ou mentionnés peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (10)

  1. Procédé de mise en forme, comprenant:
    • la fourniture d’une matière première (10) comprenant au moins 15% massiques de matières plastiques thermoplastiques, sous forme solide, sur un support (12) ;
    • le chauffage du support (12) et de la matière première (10) dans un dispositif de chauffage (20), tel qu’une étuve, à une température supérieure ou égale à une température seuil ;
    • après chauffage, le transfert du support (12) et de la matière première (10) du dispositif de chauffage (20) à une presse principale (40) ;
    • la compression de la matière première (10) dans la presse principale (40), la presse principale (40) étant régulée thermiquement à une température inférieure à la température seuil.
  2. Procédé de mise en forme selon la revendication 1, dans lequel la température seuil est supérieure ou égale à 130°C, de préférence à 150°C, de préférence encore à 170°C.
  3. Procédé de mise en forme selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la presse principale (40) comprend un poinçon (42) configuré pour venir au contact de la matière première (10) ou du support (12), le poinçon (42) comprenant des moyens de régulation thermique (48) dont une température de consigne pendant la compression de la matière première (10) est inférieure ou égale à 50°C, de préférence inférieure ou égale à 30°C, de préférence inférieure ou égale à 20°C, de préférence encore inférieure ou égale à 15°C.
  4. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la matière première (10) est fournie sur le support sous forme granulaire.
  5. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le support (12) a une épaisseur (e2) inférieure à l’épaisseur (e1) de la matière première (10) disposée sur le support (12).
  6. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le support (12) est un moule comprenant un fond (14) et des parois latérales (16), et la presse principale (40) comprend un logement (50) configuré pour recevoir le moule, la forme du logement (50) épousant les parois latérales (16) du moule.
  7. Procédé de mise en forme selon la revendication 6, dans lequel au moins une paroi (54) du logement (50) est escamotable.
  8. Procédé de mise en forme selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le moule coopère avec la presse principale (40) pour son maintien dans le logement (50).
  9. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif de chauffage (20) est une étuve configurée pour contenir une pluralité de supports (12) simultanément, optionnellement sur plusieurs niveaux.
  10. Procédé de mise en forme selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le dispositif de chauffage (20) comprend une entrée (24) et une sortie (26), et un tronçon du dispositif de chauffage (20) du côté de l’entrée (24) est régulé thermiquement différemment d’un tronçon du dispositif de chauffage (20) du côté de la sortie (26), ou dans lequel le dispositif de chauffage (20) comprend un capteur de température (34) configuré pour mesurer une température par contact avec la matière première (10).
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