Brevet FR2096530A1 — publié le 19720218

La présente invention concerne d'une façon-générale des objets en matière plastique moulée armée et/ou contenant une charge et leur procédé de production. Plus spécialement, elle concerne des objets de ce type général qui comportent des parties de revêtement 5 en forme de feuilles et des parties de support ou en saillie relativement épaisses, et des procédés de production desdits objets dans lesquels des ingrédients sont combinés et les objets sont façonnés pendant le moulage par compression. Il est courant en pratique de mouler des matières plastiques 10 de divers types, avec ou sans matières de charge ou d'armature, sous une grande diversité de formes par des processus classiques de moulage par compression. Cependant, les procédés utilisés jusqu'à présent ont été limités à la fois quant à la forme et à la nature des objets qui peuvent être produits. Par exemple, il a été consi-15 déré comme impossible de produire des objets en matière plastique moulée ayant des parois, des régions ou des parties d'une épaisseur supérieure à 12,7 mm sans retrait ou gauchissement nuisible ou sans avoir recours à des cycles de moulage très longs. Toutefois, la présente invention vise un procédé de 20 production d'objets en matière plastique moulée armée et contenant une charge de formes et de types peu courants à des vitesses convenant pour une production industrielle en série. Brièvement, le présent procédé consiste à utiliser un moule du type à compression présentant une cavité de forme correspondant 25 aux surfaces opposées d'un objet à mouler, à introduire les matières d'armature et/ou de charge dans la cavité du moule avec une quantité convenable de matière plastique, puis à fermer le moule et à régler la température qui y règne pour combiner la matière plastique et les matières d'armature et/ou de charge et les façonner en 30 une structure composite monobloc pendant le cycle de moulage par compression. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limita-35 tif, des formes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin : la figure 1 est une vue d'une forme de réalisation inversée 71 23383 2 2096530 d'un objet moulé selon la présente iri-pention ; . , la figure 2 est une coupe verticale d'un moule ouvert du type à compression qui est rempli pour réaliser 1',objet Représenté sur la figure 1 ; 5 la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, le moule étant fermé ; la figure 4 est une coupe transversale partielle à plus grande échelle d'un objet produit avec le moule de la figure 3 ; la figure 5 est une coupe verticale partielle d'un moule 10 destiné à incorporer une pièce rapportée dans l'objet en matière plastique moulée ; et la figure 6 est une coupe transversale partielle d'une variante de l'objet de la présente invention. Selon la présente invention, un objet moulé en matière 15 plastique solidifiée est caractérisé en ce qu'il comporte une partie en forme de feuille et une partie à paroi épaisse en saillie combinée avec la partie en forme de feuille et contenant une matière de charge qui ne se trouve pas dans la partie en forme de feuille. 20 Egalement, selon l'invention, un procédé de production d'un objet en matière plastique moulée est caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans la cavité d'un moule une matière de charge et une feuille de ladite matière plastique, à appliquer une pression à la matière plastique en la maintenant à sa température de traite-25 ment pour la combiner avec la matière de charge et à solidifier ensuite ladite matière plastique comprimée. En se référant maintenant plus particulièrement au dessin, on a représenté sur la figure 1 un objet en matière plastique moulée désigné dans son ensemble par 10 et qui comporte une partie'avant 30 11 en forme de feuille mince et un certain nombre de parties de soutien ou bossages 12 faisant saillie vers l'arrière. Des objets en matière plastique moulée de ce type général peuvent être utilisés dans une grande diversité d'applications, en particulier dans le domaine de l'automobile. Par exemple, la partie 35 11 en forme de feuille peut être façonnée à. un profil quelconque et lorsqu'elle est en imitation cuir, en étoffe ou en métal, elle peut être montée par les bossages 12 de manière à recouvrir une zone 3 71 23383 2096530 déterminée ou à remplir un rôle utile à un autre endroit quelconque d'une automobile, tout en s'adaptant d'une manière peu apparente et en faisant partie intégrante de la surface intérieure ou extérieure du véhicule. 5 Néanmoins, ces objets se sont avérés impossibles à réaliser industriellement jusqu'à présent, principalement à cause des parties épaisses formant les bossages qui prolongeaient la durée du cycle nécessaire pour la partie dans laquelle des dépôts dus au retrait et au gauchissement doivent être évités. 10 Toutefois, grâce à la présente invention, ces objets peuvent être produits non seulement d'une manière rapide, mais à des tolérances de dimension très étroites par exemple avec un type classique de moule à compression, comme celui désigné par 13 sur les figures 2 et 3. Un tel moule peut comporter une base 14 et une 15 partie inférieure ou femelle 15 supportée par la base et comportant une cavité 16. Le fond de la cavité du moule présente une surface qui correspond à celle désirée pour la partie avant 11 de l'objet 10 et dans laquelle sont ménagés des évidements 17 correspondant quant à leur dimension, leur forme et leur emplacement aux bos-20 sages 12 à former. Pour produire l'objet 10, il est préférable de remplir tout d'abord entièrement les évidements 17 avec des particules individuelles 18 (figure 2) d'une matière de charge dure convenable. On peut avoir recours à des particules de diverses matières telles que 25 divers métaux, bois et matières plastiques de formes et de dimensions très diverses. Il peut s'agir de particules granulaires allongées ou en forme de pastilles ou de formeg&égulières telles que des sphères, des paillettes et des cubes, ainsi que de particules de formes irrégulières qui toutes ont été utilisées avec succès. 30 Cependant, on peut choisir la forme ainsi que la composition des particules en fonction de la matière plastique de moulage à utiliser et en tenant compte des propriétés désirées dans cette partie de l'objet terminé, étant donné que la forme des particules affecte la porosité de l'ensemble des particules et par conséquent la densité 35 et la proportion de la matière plastique à la charge dans les bossages. D'une fa,çon générale, les particules doivent être sensiblement rigides et façonnées de manière à former des zones de contact 71 23383 4 2096530 et des zones espacées entre les particules adjacentes lorsqu'elles sont tassées en contact intime les unes avec les autres et conductrices de la chaleur. La phase suivante consiste à introduire dans la cavité 16 5 du moule une matière d'armature telle que des fibres de verre 19, ainsi qu'une quantité suffisante d'une matière plastique convenable 20 pour réaliser l'objet désiré en matière plastique. Le moule est maintenu à la température de traitement correcte par des éléments de réglage convenables tels que des éléments chauffants constitués 10 par des conduits à fluide 21 et, lorsque le moule est entièrement rempli, il est fermé en abaissant la partie mâle 22 et en comprimant la charge du moule sous cette dernière. Après la compression de la charge après fermeture du moule (comme on le voit sur la figure 3), là matière plastique contenue 15 dans la cavité est obligée de s'écouler sous l'effet de la pression dans et à travers les ensembles de la matière d'armature 19 et de la matière de charge 18 tout en remplissant la cavité du moule et en façonnant et formant ainsi l'objet moulé terminé. On peut mouler de la manière décrite ci-dessus des objets 20 de pratiquement n'importe quelle forme, dimension et composition avec l'une quelconque d'un certain nombre de matières plastiques de types différents et, comme on l'a déjà expliqué, lesdits objets peuvent contenir une charge et être armés par des matières différentes. En effet, il est probable que toute matière constituant une 25 charge joue également le rôle d'une armature au moins dans une certaine mesure et naturellement* il est probable que toute matière d'armature joue également le rôle à 'une charge. Egalement, le nombre des matières plastiques ou polymères qui peuvent être utilisés n'est limité que par leur aptitude à con-30 férer les propriétés désirées à l'objet terminé et on peut utiliser des résines thermoplastiques et thërmodurcissables pour atteindre dés résultats particuliers en effectuant les réglages et modifications nécessaires de la structure et des températures et conditions opératoires du moule pour compenser et satisfaire aux conditions de 35 la matière plastique particulière à traiter. Les exemples suivants sont donnés à' titre illustratif, mais non limitatif, des procédés particuliers suivis pour produire des 71 23383 5 2096530 objets comme celui représenté sur la figure 1. Exemple 1 Les évidements 17 de la partie 15 du moule sont remplis de pastilles d'aluminium de forme généralement sphérique et d'un dia-5 mètre d'environ 3,18 mm et on introduit ensuite dans la cavité 16 0,113 kg de fibres de verre classiques d'une longueur de 6,35 mm sous forme de mât et 0,227 kg d'une résine du type polyester sous forme liquide convenant pour tous usages. En maintenant le moule à une température de 149°C, on abaisse la partie mâle 22 pour fermer 10 le moule et comprimer les matières contenues dans sa cavité sous une pression de 70 kg/cm . A ces températures et pressions, la résine thermodurcissable est tout d'abord comprimée avec les fibres de verre et refoulée dans et entre les pastilles d'aluminium pour remplir entièrement la 15 cavité du moule fermé et ensuite la matière plastique durcit pour former l'objet terminé et, grâce à la présence des particules métalliques préalablement chauffées 18 qui transmettent la température élevée du moule à la résine de mûrissage, le temps qui doit s'écouler avant de pouvoir ouvrir le moule et enlever l'objet est 20 très réduit. La figure 4 montre l'objet terminé après enlèvement du moule. A ce moment, il est rigide et peut être facilement manipulé et il convient de noter qu'il s'agit réellement d'un objet de résine moulée ayant une partie avant ou en forme de feuille armée de 25 fibres de verre et des bossages en saillie qui contiennent une charge constituée par des particules métalliques individuelles finement divisées. Exemple 2 Ce processus est analogue à celui de l'exemple 1,excepté 30 qu'au lieu de remplir la partie de la cavité du moule située au-dessus des évidements 17 avec un composé de moulage en masse comprenant un mât de fibres de verre et une résine liquide, on y introduit \in composé de moulage en feuille en y déposant une feuille de résine thermodurcissable préalablement catalysée et préimprégnée, 35 comme celle vendue.par Marco Chemical Division of the W. R. Grâce Co. sous la marque déposée "Vibrin-Mat" contenant des fibres de verre et ayant une épaisseur et une teneur en résine suffisantes 71 23383 6 2096530 pour que la cavité fermée du moule Soit remplie par la résine sous la pression de moulage. Exemple 3 Cet exemple diffère des exemples précédents par le fait 5 qu'on remplit les évidements 17 avec"des pastilles de fer d'un diamètre d'environ 0,025 mm et qu'on introduit dans la cavité du moule 300 g d'une résine aminée en poudre contenant 30 $ de fibres de verre comme charge. On chauffe le moule à 177°C et le ferme en le soumettant à une pression de 70 kg/cm pendant 1 minute. 10 On connaît dans ce domaine divers types et formulations de résines à la fois thermoplastiques et thermodurcissables qui conviennent pour le moulage, mais qui ne font pas partie de la présente invention. Toutefois, il convient de préciser que parmi les résines du second type, les polyesters insaturés conviennent particulière-15 ment bien pour être utilisés avec des matières d'armature fibreuses telles que des fibres de verre lâches ou liées au hasard, des mâts de fibres de verre, des étoffes, etc. ainsi que des fibres de sisal, d'amiante, de métal et d'autres fibres organiques, minérales et d'origine animale ainsi que divers types dé charges précédemment 20 indiqués. Les résines du type polyester insaturé sont habituellement des solutions de polyesters insaturés dans un solvant monomère po-lymérisable tel que le styrène, le vinyltoluène, les acrylates, les méthacrylates, etc. Le polyester insaturé proprement dit est pro-25 duit habituellement par estérification de glycols avec des acides dicarboxyliques ou des anhydrides d'acides. Au moins l'un des acides diearboxyliques ou anhydrides d'acides contient une insaturation éthylénique, par exemple l'acide maléique, l'anhydride maléique, l'acide fumarique, etc. L'un des acides dicarboxyliques ou anhydrides 30 d'acides peut être exempt d'insaturation éthylénique, par exemple l'acide phtalique, l'acide isophtalique, l'acide téréphtalique, l'acide adipique, l'acide succinique, l'anhydride phtalique, etc. Le polyester insaturé est dissous dans un monomère polymérisable pour préparer les compositions résineuses habituelles qu'on trouve 35 sur le marché. Habituellement, on mélange de 20 à' 50 parties en poids de styrène et de 80 à 50 parties en poids du polyester insaturé pour formuler une composition résineuse particulière du type 71 23383 7 2096530 polyester insaturé. En .chauffant ces compositions, elles forment dea liaisons polymères tridimensionnelles (à l'état thermodurci) sans retrait important en présence d*^catalyseur convenable de polymérisation tel que le peroxyde de benzoyle. Habituellement, les 5 compositions résineuses thermodurcissables contiennent des pigments convenables pour opacifier leur surface à l'état mûri. Comme on le voit sur la figure 4, les matières qui sont initialement introduites dans la cavité du moule sont mélangées intimement par le processus de moulage par compression. Ainsi, l'objet 10 terminé est en réalité un objet de matière plastique moulée, la matière plastique étant mélangée avec les matières d'armature et de charge et ces dernières sont entièrement imprégnées de matière plastique. En outre, le mélange des matières d'armature et de charge peut être obtenu, par exemple comme on le voit sur la figure 15 4, sur laquelle des fibres de verre sont représentées comme étant t descendues avec la matière plastique dans le bossage 12 et entre les particules 18 et ceci est susceptible de se produire lorsqu'on utilise des fibres lâches relativement courtes comme matière d'armature ou avec une telle matière. 20 Evidemment, l'objet 10 qui a été choisi dans le présent cas à titre illustratif de l'invention est un objet extrêmement simple et il est évident que la présente invention permet de réaliser des objets,de nature beaucoup plus compliquée. Par exemple, outre les nombreuses façons de modifier les surfaces antérieures et en saillie 25 de l'objet, il est également possible d'incorporer des pièces rapportées ou des noyaux dans pratiquement n'importe quelle partie de l'objet,et ces éléments peuvent être entièrement emprisonnés dans l'objet ou affleurer la surface ou faire saillie à partir de cette dernière et ils peuvent être en toute matière désirée et façonnés, 30 usinés, percés ou filetés de manière à satisfaire à une grande diversité d *applications. Par exemple, la figure 5 montre la façon dont une pièce rapportée 23 ayant la forme d'un boulon de fixation et de repérage est incorporée pendant la phase de production de l'objet moulé de 35 manière que la partie filetée fasse saillie du bossage 12. Dans ce but, l'évidement 17 présente un trou borgne central 24 destiné à loger l'extrémité de la pièce rapportée de façon qu'elle fasse 23333 2096530 saillie de l'objet et à plaeer-en position voulue l'extrémité qui doit être moulée dans l'objet. Ensuite, au cours du processus normal de moulage, l'extrémité supérieure de la pièce rapportée est moulée dans l'objet terminé et fait ainsi, partie intégrante de ce 5 dernier. Au lieu d'un bossage ou saillie analogue, la partie plus épaisse de l'objet peut être utilisée sous la forme d'une base, d'un support ou autre élément. Pour y parvenir, il suffit d'utiliser une cavité de moule de forme correcte ou autre élément de con-10 formation et, par exemple, la figure 6 montre une forme d'objet selon l'invention dans laquelle une feuille ou partie antérieure armée 25 est combinée avec- une partie de support ou en saillie 26 contenant une charge qui recouvre entièrement et supporte sa surface arrière. Egalement, la partie de support ou en saillie, quelle 15 que soit sa forme, peut également faire saillie vers l'avant ou dans n'importe quelle autre direction à partir de la partie en forme de feuille et peut contenir une pièce rapportée ou supporter un noyau résistant à la chaleur, soluble ou autrement dispersible, comme représenté en 27, et qui laisse un canal ou conduit ouvert 20 réservé à un fluide dans la partie de support 26 après -avoir été éliminé par dispersion. Egalement, bien que dans les formes de réalisation préférées, la charge de la partie avant de l'objet soit principalement constituée par une matière d'armature et qu'elle soit cons-25 tituée principalement par une charge dans la partie arrière, on peut utiliser soit l'une des deux matières, soit tin mélange des deux dans l'une ou l'autre des parties ou dans les deux. On peut également éliminer l'une ou l'autre des matières d'armature et de charge ou les deux de l'une ou des deux parties de l'objet. 30 Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites-et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadré et l'esprit de l'invention. 9 71 23383 2096530 REVENDICATIONS 1 - Objet moulé en matière plastique solidifiée, caractérisé en ce qu'il comporte une partie en forme de feuille et une partie en saillie à paroi épaisse combinée avec la partie en forme de 5 feuille et contenant une matière de charge qui ne se trouve pas dans la partie en forme de feuille. 2 - Objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie à paroi épaisse forme le corps de l'objet et en ce que la partie en forme de feuille forme un couvercle pour le corps. 10 3 - Objet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie à paroi épaisse contient une charge constituée par un ensemble de particules de forme susceptible de produire des zones de contact et des zones espacées entre elles lorsqu'elles se touchent. 4 - Objet selon la revendication 3, caractérisé en ce que 15 lesdites particules sont des pastilles métalliques. 5 - Objet selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie en forme de feuille contient une charge formée d'une matière d'armature. 6 - Objet selon la revendication 5, caractérisé en ce que 20 la matière d'armature est constituée par des fibres de verre. 7 - Objet selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie en forme de feuille contient une charge de fibres de verre et en ce que des fibres de verre sont mélangées avec les pastilles dans les parties à paroi épaisse. 25 8 - Procédé de production d'un objet en matière plastique moulée, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans la cavité d'un moule une matière de charge et une feuille de matière plastique, à appliquer une pression à la matière plastique pendant qu'elle est à sa température de traitement pour la combiner avec la 30 matière de charge, puis à solidifier ladite matière plastique comprimée . 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une partie de la cavité du moule contient la matière de charge et en ce qu'une autre partie contient la matière plastique. 35 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on introduit une matière d'armature dans la matière plastique contenue dans la partie de la cavité du moule mentionnée en second lieu. 1 23383 '° 2096530 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la partie de la cavité du moule mentionnée en second lieu est remplie en introduisant une feuille d'un composé de moulage comprenant une résine thermodurcissable et des fibres de verre. 12 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on place un élément dans la cavité du moule avant ladite charge et en ce que ledit élément est combiné avec la matière plastique et moulé avec elle pendant l'application de la pression.