L'invention se rapporte au domaine de la fabrication de produits finis sur la base d'un noyau de forme quelconque que l'on souhaite protéger et finir par une couche de revêtement en matériau polymère en vue de renfort et/ou de protection et/ou de décoration, et ce par un procédé de thermoformage automatique. L'invention s'applique particulièrement à des produits de sports et loisirs, type flotteur pour sports nautiques, mais également à des éléments de décoration, à du mobilier ou à d'autres produits d'agencement, de type présentoirs sur lieux de vente ou autres.

Classiquement, pour la finition de produits de forme quelconque, il existe de nombreux procédés de revêtement utilisant des matériaux polymères.

Dans le domaine particulier des planches de surf, le procédé le plus ancien, traditionnel, est un procédé manuel : l'élément flotteur à la forme souhaitée définie par un noyau, fini par ponçage manuel, est revêtu d'une enveloppe en fibres de verre imprégnées de résine polyester ou «epoxy » qui forme une coque externe de renfort et donne au flotteur sa forme finale. Une couche de résine pure paraffinée et un ponçage donne au flotteur son aspect final. Cette méthode traditionnelle est entièrement manuelle et artisanale.

Les inconvénients d'une telle technique sont que les produits utilisés sont nocifs et affectent les conditions de travail, que le temps de mise en œuvre est très long, qu'il nécessite une qualification particulière des opérateurs, et qu'au final la coque extérieure est très fragile à l'impact. De plus les possibilités de décoration sont limitées.

Des procédés industriels ont donc été développés pour construire la coque externe d'un flotteur, soit par roto moulage et injection de la mousse à l'intérieur de la coque ainsi formée, soit par empilage de différentes couches dans un moule et mise en forme sous presse en utilisant soit le chauffage, soit la mise sous vide, soit une combinaison de ces techniques.

Les inconvénients de ces techniques industrielles sont d'abord qu'elles nécessitent l'utilisation de moules et ne permettent pas de personnaliser la forme du flotteur, la forme de la coque externe dépendant exclusivement de la forme du moule. De plus, toutes les planches fabriquées en moule ont toujours un plan de joint qui se situe au centre du chant de la planche : pour des raisons pratiques de démoulage, il est en effet impossible de positionner le plan de joint à un autre endroit. C'est le cas par exemple d'une planche telle que décrite dans la demande de brevet US2008/0146102.

Ainsi, pour un flotteur, le plan de joint se situe toujours sur le contour de la planche et au milieu du chant qui est justement la zone la plus exposée aux chocs, et la jonction du revêtement à cet endroit rend les planches fragiles. De plus, le chant de la planche est une zone de glisse importante. Positionner le joint à cet endroit vient perturber l'écoulement sur le flotteur dans l'eau. Enfin, le plan de joint au centre du chant de la planche n'est pas esthétique et est peu apprécié des pratiquants. Certains fabricants sont obligés de le masquer.

En ce qui concerne les équipements, les procédés de thermoformage automatiques les plus classiques utilisés pour reproduire des pièces plastiques identiques qui utilisent des moules (capot moteur, présentoir sur des lieux de vente, pièces d'électroménager, emballages alimentaires etc) peuvent être mis en oeuvre à l'aide de machines de thermoformage en vente sur le marché. Les presses à membrane, aujourd'hui permettent la mise en forme de placage et d'encollage de pièces de tout type, mais sans la possibilité de venir en contre dépouille.

Pour des formes quelconques mais formées à partir de noyaux à faces principales planes telle que par exemple celles décrite dans le brevet US 5728246, des dispositions particulières ont été prises pour le recouvrement des chants qui peuvent être soit convexes soit concaves : l'enseignement principal est qu'il est indispensable de limiter le dépassement de la feuille qui va recouvrir le chant, notamment pour éviter les plis : il n'est jamais prévu de venir en contre dépouille sur la face opposée à la face couverte au principal par une feuille de matériau polymère.

La demande de brevet DE10254957 décrit, pour la réalisation d'éléments de mobilier ou de d'équipement intérieur, un procédé de réalisation de panneau formé sous presse à vide où une première face est entièrement recouverte d'un placage, puis la deuxième face et le chant sont recouverts par une deuxième feuille, de sorte que la finition soit facilitée, mais la ligne de joint de finition est exactement dans l'angle formé par la première face et le chant, ce que l'invention cherche à éviter.

L'invention concerne un procédé automatisable et donc industriel pour revêtir un noyau préformé et former ainsi une coque externe de renfort par thermoformage, placage et encollage de feuilles polymères, applicable sur n'importe quelle forme ou noyau, le thermoformage étant effectué directement sur la pièce sans utilisation de moule.

Le procédé de revêtement mis en œuvre permet aussi de venir envelopper la pièce en contre dépouille, évitant ainsi un plan de joint dans le chant car le plan de joint peut être placé comme souhaité à différents endroits, et en particulier sur la partie supérieure de la planche, ce qui évite toute perturbation de la glisse sur l'eau du flotteur.

Enfin le procédé, s'il est industrialisé, permet un gain de temps en production tout en conservant la possibilité de faire des formes personnalisables.

Comme il sera décrit plus en détails ci-après, le procédé selon l'invention permet l'utilisation de matériaux plus résistants aux chocs et aux impacts. Il permet également l'impression numérique assurant une qualité de rendu graphique pour la décoration. Les matériaux, et le procédé qui les met en œuvre, sont également moins nocifs pour les opérateurs et l'environnement.

Selon l'invention, un procédé de revêtement d' un noyau préformé ayant deux faces et un chant sur le pourtour de ce noyau faisant le lien entre ces deux faces, par thermoformage d'un matériau polymère, le revêtement étant réalisé par chauffage, encollage et placage sous vide de deux feuilles de matériau polymère appliquées successivement sur les deux faces du noyau pour recouvrir complètement le noyau, est caractérisé en ce que :

- dans une étape, l'une au moins des deux feuilles de matériau polymère dite première feuille, de surface adaptée au recouvrement d'une face complète du noyau, dite première face, du chant du noyau et d'une partie de l'autre face du noyau, dite deuxième face, est encollée puis plaquée sous vide sur cette première face, sur le chant et sur la deuxième face du noyau par des moyens permettant de venir en contre-dépouille sur le chant et sur cette deuxième face, - dans une autre étape, l'autre feuille de matériau polymère, dite seconde feuille, de surface au minimum complémentaire de celle de la première feuille pour recouvrir au minimum la partie de la deuxième face non recouvrable par la première feuille, est encollée puis plaquée sous vide,

l'ordre de ces deux d'encollage et de placage des deux feuilles de matériau polymère étant quelconque,.

et une étape finale de finition pour obtenir une ligne de joint en dehors du champ, sur l'une des deux faces..

Dans un premier mode de réalisation, le procédé est en outre caractérisé en ce que la surface de la seconde feuille de matériau polymère est complémentaire de celle de la première feuille pour le recouvrement complet du noyau, une ligne de joint étant formée à la jonction entre ces deux feuilles lors de l'étape finale.

L'invention a également pour objet un tel procédé de revêtement caractérisé en ce que, pour un noyau destiné à un flotteur pour sports de glisse sur l'eau, la face du noyau dite première face est la face destinée à glisser sur l'eau, de sorte que le joint entre ces deux feuilles soit réalisé, dans l'étape finale du procédé, sur la deuxième face, sur le dessus du flotteur.

Dans un autre mode de réalisation, le procédé est caractérisé en ce que la deuxième feuille de matériau polymère a une surface adaptée au moins au recouvrement complet de la deuxièmè face et du chant, et qu'elle est encollée puis plaquée sous vide sur cette deuxième face et sur le chant par des moyens permettant de venir en contre dépouille sur le chant, le chant étant ainsi recouvert par les deux feuilles de matériau polymère et le joint étant formé par recouvrement des deux feuilles de polymère.

Selon l'invention, le procédé peut être réalisé soit manuellement, soit automatiquement.

L'invention concerne également un machine automatique destinée à la mise œuvre de ce procédé et tout produit fini obtenu par un tel procédé.

Selon un mode de réalisation de l'invention, une telle machine automatique pour la mise en œuvre du procédé est caractérisée en ce qu'elle comporte un support destiné à recevoir le noyau posé sur une de ses deux faces, le support étant en retrait par rapport au chant,, un châssis et un système de chauffage associé, un système de déplacement pour amener le châssis destiné à maintenir une feuille de polymère dans l'espace de chauffe du système de chauffage puis l'éloigner et déposer cette feuille encollée et chaude sur l'autre face du noyau par drapage sur le noyau en la libérant de son cadre de maintien, là machine comportant en outre une membrane élastique bridée pour englober l'ensemble noyau et feuille polymère via un cadre qui assure l'étanchéité, et une pompe à vide pour évacuer l'air entre l'ensemble et la membrane permettant ainsi, de plaquer et de maintenir la feuille contre le noyau.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, une telle machine automatique pour la mise en œuvre du procédé est caractérisée en ce qu'elle comporte un support destiné à recevoir le noyau posé sur une de ses deux faces, le support étant en retrait par rapport au chant, un châssis destiné à maintenir fixement une feuille de matériau polymère encollée, un système de chauffage associé, un système de déplacement pour amener le châssis destiné à maintenir la deuxième feuille dans l'espace de chauffe du système de chauffage puis l'éloigner et déposer cette feuille encollée et chaude sur l'autre face du noyau, la feuille chaude étant alors déposée par drapage sur le noyau pendant la machine comportant en outre une baudruche gonflée pour venir en contact avec la feuille et appliquer une pression sur l'ensemble noyau et feuille chaude, et une pompe à vide pour évacuer l'air restant entre le noyau et la feuille, et ainsi étirer, plaquer et maintenir la feuille contre le noyau.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description détaillée qui suit en référence aux figures annexées.

Les figures 1 , 2 et 3 représentent respectivement en vue de dessus, en vue de côté et en section, un flotteur de surf réalisé conformément à la technique traditionnelle (Art antérieur).

Les figures 4a, 4b, 4c, 4d, 4 e et 4f représentent en coupe un flotteur de surf aux différentes étapes du procédé selon l'invention.

Les figures 5a, 5b, 5c, 5d, 5 e, et 5f représentent schématiquement les différentes phases du procédé mis en œuvre via une machine automatique, pour les étapes de collage, de placage sur la deuxième face et le revêtement du chant du noyau préformé, selon l'invention, avec une feuille de matériau polymère non bridée.

Les figures 6a, 6b, 6c, 6d, 6 e, et 6f représentent schématiquement les différentes phases du procédé mis en œuvre via une machine automatique pour les étapes de collage et de placage sur la deuxième face et la couverture du chant selon l'invention, avec une feuille de matériau polymère bridée. Les figures 7a, 7b et 7c représentent schématiquement en coupe les produits finis résultant.

Les figures 1 et 2 représentent la forme traditionnelle d'un flotteur pour les sports d'eau respectivement selon une vue de dessus (cette vue est communément appelée « l'outline ») et une vue de côté (cette vue est communément appelée le « foil » et la « courbe de rocker »). De façon traditionnelle, comme le montre la figure 3 où le flotteur est représenté en section, le flotteur est réalisé à partir d'un pain de mousse, 1 , formant un noyau préformé, recouvert d'une couche de fibres de verre enduite de résine 2.

Le pain de mousse est typiquement de la mousse de polyuréthane de densité 50 kg/m3 mais peut également être constitué de mousse de polystyrène expansée, extrudée. Le noyau peut également être de structure « sandwich », c'est-à-dire formé d'un assemblage de couches de natures différentes.

L'invention décrite ci-après peut s'appliquer pour tout type de noyau.

Le procédé selon l'invention pour l'enveloppement d'un noyau préformé ayant deux faces et un chant latéral reliant ces deux faces, consiste à thermoformer et plaquer un matériau polymère en feuilles ou bobines directement sur le flotteur. L'opération est faite en plusieurs phases dont l'une traite l'une des faces du flotteur et une autre qui traite l'autre face. Un plan de joint des deux parties est ensuite effectué pour assurer la solidité et l'étanchéité de l'ensemble selon une ligne choisie en dehors du chant latéral du noyau.

Les feuilles ou bobines de polymères utilisées pour ce thermoformage et ce placage ont une épaisseur typiquement comprise entre 0,5 et 2 mm. Elles peuvent être transparentes, teintées ou opaques.

Les matériaux polymères utilisables pour mettre en oeuvre ce procédé sont très divers: PVC (Polychlorure de vinyle) / PE (Polyéthylène) / PEHD (Polyéthylène haute densité) / PS choc (Polystyrène Choc) / ABS (Acrylonitrile Butadiène Styrène) / PET (Polyéthylène téréphtalate) / PETG (Polyéthylène téréphtalate Glycol) / PM A choc (Polyméthacrylate de méthyle choc) / PC (Polycarbonate) / PA (Polyamides) / POM (Polyoxyméthylène) / PLA (Polyactide) et Bio polymères. Mais également toutes les combinaisons susceptibles d'être obtenues par extrusion (2 couches, 3 couches..), comme les combinaisons ABS/PU, les ABS/PC, PC/PMMA, peuvent également être utilisées, le choix étant déterminé par les caractéristiques mécaniques nécessaires à l'application envisagée, son prix, et ses qualités autres du type possibilité de coloration et/ou de décoration.

Les polymères chargés en fibres peuvent également être utilisés en particulier lorsque la couche plaquée doit avoir des qualités de renfort.

Les feuilles ou plaques pré- imprégnées de résine thermodurcissable ou de résine thermoplastique sont également compatibles avec le procédé selon l'invention.

Ce procédé peut être mis en oeuvre de façon manuelle mais il peut également être mis en œuvre de façon automatique au moyen d'une machine automatique réalisant les différentes étapes.

Les figures 4a à 4f représentent les différentes étapes du procédé :

Figure 4a : Etape préalable de mise en forme du noyau 1 en mousse polyuréthane.

Figure 4b : Etape 1 où est effectué un collage sous vide de la plaque supérieure20 préalablement découpée à la forme exacte du contour choisi pour cette plaque sur le dessus de la planche, en retrait par rapport au chant dans l'exemple représenté.

Figure 4c : Etape 2 de collage sous vide d'une plaque 30 découpée à la forme du contour du dessous avec un dépassement, ou off set, correspondant au rayon des chants pour pouvoir remonter sur le dessus de la planche et dépasser le contour de la plaque déposée sur la face supérieure.

Figure 4d : Etape 3 pendant laquelle ce pourtour de la plaque inférieure 30 est formé sur le chant et sur le dessus de la planche jusqu'à rejoindre la plaque supérieure 20.

Figure 4 e : Etape 4 où une découpe des plaques dans leur zone de recouvrement et un ébavurage est réalisé pour obtenir un joint en bord à bord 40.

Figure 4f : Etape 5 où un profilé polymère est déposé et collé sur le plan de joint pour assurer l'étanchéité et la solidité de l'ensemble, le plan de joint 40 étant ainsi réalisé sur la face supérieure du noyau. Les étapes 2 et 3 peuvent être inversées : dans ce cas, c'est la plaque 20 qui vient s'appuyer sur la plaque 30.

De même, la plaque la plus petite peut être placée sur la face inférieure du noyau. Manuellement, l'étape 3 est réalisée simplement par chauffage local de la plaque dépassante au moyen d'un appareil thermique puis, par une pression appliquée par marouflage à l'aide d'un outillage spécifique à ce pourtour, cette plaque est appliquée sur le chant et sur le dessus.

Cette succession d'étapes peut être réalisée de manière automatique sans difficulté particulière sauf pour l'étape 3 de revêtement par la plaque 30, ou feuille, qui doit recouvrir les chants.

La mise en œuvre automatique de cette étape, au moyen d'une machine spécialement construite à cet effet peut être effectuée, dans un premier mode de réalisation, en utilisant une feuille thermoplastique non bridée, de la manière suivante :

Figure 5a : le pain de mousse préformé, ou noyau, 1 , est fixé sur un châssis spécifique, 50, adapté à la forme de ce noyau pour libérer le chant et le bord inférieur.

Figure 5b : la feuille thermoplastique préalablement encollée, 30, d'épaisseur prédéterminée adaptée, est positionnée sur un cadre, 60, duquel elle peut être libérée facilement.

Figure 5c : des panneaux de chauffe, 70, électriques de type infrarouge, céramique ou halogène, chauffent la feuille de part et d'autre jusqu'à la température de formage. Cette température de formage varie selon les types de matières et l'épaisseur des feuilles utilisées.

Figure 5d : après que la température optimum de thermoformage ait été atteinte, la feuille se ramollit. Les panneaux de chauffe, 70, sont automatiquement mis en retrait et la feuille de polymère 30 et le noyau 1 sont mis en contact. La feuille chaude est alors déposée par drapage sur le pain de mousse et se libère de son cadre de maintien, 60.

Figure 5 e : un cadre contenant une membrane élastique bridée, 80, vient englober l'ensemble noyau 1 et feuille polymère 30. Ce cadre vient assurer l'étanchéité du système. Une pompe à vide est alors employée pour évacuer l'air entre l'ensemble noyau 1et feuille polymère 30 d'une part et la membrane 80 d'autre part, permettant ainsi de plaquer et de maintenir la feuille contre le noyau. L'élasticité de la membrane permet de venir plaquer la feuille en contre dépouille et d'envelopper la totalité du chant de la planche.

Figure 5f : l'ensemble est refroidi naturellement par exposition à l'air libre et/ou avec l'aide de ventilateurs. Lorsque que l'ensemble est suffisamment refroidi, il peut être retiré du plateau 50 sans déformation. Les pièces thermoformées peuvent alors être dirigées vers les ateliers de finition après que la feuille destinée à l'autre face ait été encollée et appliquée.

La mise en œuvre automatique de l'étape 3 peut également être effectuée dans un second mode de réalisation en utilisant une feuille thermoplastique bridée, de la manière suivante représentée schématiquement aux figures 6a à 6f :

Figure 6a : le noyau est comme précédemment fixé sur châssis spécifique 50 à l'aide de ventouses mécaniques.

Figure 6b : la feuille thermoplastique 30 préalablement encollée, d'épaisseur choisie en fonction du matériau et des qualités souhaitées pour la couche de revêtement, est positionnée puis bridée, c'est-à-dire maintenue fermement sur un cadre 60 qui assure l'étanchéité avec le châssis qui accueille le pain de mousse.

Figure 6c : comme précédemment, des panneaux de chauffe 70, électriques de type infrarouge, céramiqué ou halogène chauffent la feuille de part et d'autre jusqu'à la température de formage. Cette température de formage, comme déjà indiqué, varie selon les matières et l'épaisseur des feuilles utilisées.

Figure 6d : après que la température optimum de thermoformage ait été atteinte, la feuille se ramollit. Comme précédemment, les panneaux de chauffe sont automatiquement mis en retrait et la feuille de polymère et le noyau sont mis en contact. La feuille chaude 30 est alors déposée par drapage sur le noyau. Au même moment, une baudruche gonflée, 90, vient en contact sur la feuille 30 et applique une pression sur l'ensemble noyau 1/ feuille chaude 30.

Figure 6e : une pompe à vide est utilisée pour évacuer l'air restant entre le noyau 1 , et la feuille 30, permettant ainsi d'étirer, de plaquer et de maintenir la feuille contre le noyau. L'étirement de la feuille permet à celle-ci de venir en contre dépouille et d'envelopper la totalité du chant de la planche. La baudruche est toujours maintenue en pression sur l'ensemble noyau / feuille de polymère.

Figure 6f : l'ensemble est alors refroidi naturellement par exposition à l'air libre et/ou avec l'aide de ventilateurs. Lorsque l'ensemble est suffisamment refroidi, il peut être retiré du plateau sans déformation. Les pièces thermoformées peuvent alors être dirigées vers les ateliers de finition après que la feuille destinée à l'autre face ait été encollée et appliquée.

La méthode utilisée permet d'aller en contre dépouille et donc de placer le joint à l'endroit souhaité par simple recouvrement comme représenté sur la figure 7a où les deux surfaces viennent simplement en recouvrement sur la surface supérieure, ou sur la figure 7b où les deux surfaces viennent en recouvrement sur la surface inférieure.

Lorsque les deux feuilles de matériau polymère sont en recouvrement, chacune d'elle recouvrant complètement une face et étant appliquée sur le chant et éventuellement sur une partie de l'autre face, par le procédé selon l'invention qui permet de venir en contre dépouille, le double placage apporte rigidité, solidité et étanchéité au noyau, particulièrement dans la zone de chant.

Le procédé utilisé permet également comme représenté sur la figure 7c de réaliser l'étape de finition via un joint préformé en matériau polymère 40 qui vient finir l'étanchéité par collage en bord à bord entre les deux feuilles collées et plaquées.

Ce procédé est particulièrement bien adapté aux planches destinées aux sports de glisse sur l'eau (kitesurf, wakeboards, windsurf, sports board...) et plus particulièrement à la planche de surf aquatique.

Mais ce procédé peut être aussi appliqué dans le domaine du mobilier et de la décoration, particulièrement lorsque l'on souhaite disposer un plan ou une ligne de joint entre plaques ou feuilles de recouvrement d'un noyau ailleurs que sur des angles ou un chant, et/ou à des endroits déterminés pour ne pas induire de défauts dans le fonctionnement et/ou pour maintenir le joint invisible.