Brevet FR2442123A1 — publié le 19800620

La présente invention se rapporte à un procédé de moulage par injection de résines thermodurcissables renforcées de fibres de verre, de carbone, ou autres. Elle concerne essentiellement la réalisation de pièces auxquelles on demande soit un bel aspect de surface, ou des qualités mécaniques, ou encore des pièces dont la forme est complexe et qui comprennent des protubérances ou des creux assez marqués et qui peuvent avoir des angles vifs. L'invention concerne en particulier les pare-chocs, éléments de carrosserie, de chassis ou de structure utilisés dans l'industrie des transports. La fabrication de pièces en résines thermodurcissables renforcées de fibres textiles par le procédé d'injection s'est récemment développée; il existe un grand nombre d'applications bien connues, mais il subsiste dans ce domaine de nombreuses difficultés pratiques à surmonter. La présente invention permet de résoudre plusieurs de ces difficultés. L'une de ces difficultés concerne la reproduction fidèle du grainage ou de l'état de surface extérieure de ces pièces notamment pour une gravure. Il faut à la fois fabriquer une pièce qui aura de bonnes qualités mécaniques, donc un fort pourcentage de fibres de verre, et qu a sa surface on ait au contraire une forte proportion de résine de façon que celle-ci aille prendre la forme de toutes les cavités et circonvolutions de la surface de la pièce. Jusqu'à maintenant lorsqu'une pièce était fortement chargée en fibres, celles-ci étaient comprimées par les poin çons au moment de la fermeture du moule, les fibres apparaissaient toujours en surface nuisant à la reproduction du grainage et à l'aspect de surface. Souvent, des petites bulles restaient incluses et apparaissaient à la surface de la pièce. La présente invention propose un procédé qui permet d'obtenir une reproduction parfaite du grainage et l'état de surface avec une forte proportion de fibres. L'invention a donc pour objet un procédé de moulage de pièce en résine thermodurcissable armée selon lequel on dispose dans un moule les fibres d'armature, on ferme ce moule par introduction du poinçon dans le moule et on injecte la résine, procédé caractérisé en ce qu'on dispose préalablement dans le fond du moule qui représente la face extérieure de la pièce, un feutre non tissé ou aiguilleté sur lequel on dispose ensuite les fibres d'armature. D'autres caractéristiqueset avantages de l'invention apparaîtront plus clairement au cours de la description qui va suivre et grâce au dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue en coupe d'un moule rempli selon le procédé de l'invention - la figure 2 est une variante de la figure 1. Selon le procédé de l'invention comme représenté à la figure 1, on dispose en fond de moule 1, donc à l'extérieur de la pièce, un feutre 2 non tissé ou aiguilleté sur lequel on dispose les fibres 3 d'armature, le poinçon 4 comprimant le tout dans le moule. Ce feutre spécial qui a un grammage de 50 à 200 gr/m2 environ selon la finesse du grainage la reproduite, présente la propriété de se gorger de résine même s'il est comprimé. De ce fait, il n'y a plus de bulles en surface, et la résine prend parfaitement la forme qui est finement grainée dans le moule. Grâce à cette façon de procéder, la pièce continue d'avoir une forte proportion de fibres afin de conserver ses qualités mécaniques et la forte proportion de résine n'existe qu'en surface, sur quelques dixièmes de millimètres, ce qui permet de reproduire parfaitement tous les détails du moule. Une seconde difficulté réside dans le fait de mouler des pièces présentant de fortes protubérences ou cavités comportant des angles vifs. Ces parties en relief ou en creux ne sont jamais remplies par les fibres ou les tissus de verre lors de la fermeture du moule et elles sont remplies par de la résine pure qui n'est pas armée par les tissus. Ceci occasionne des retraits importants, voire des fendillements de la résine, et de toutes façons des tensions internes et une très grande fragilité de la pièce à ces endroits d'où création d'écailles multiples lors d'une utilisation normale. On remédie à cet inconvénient en obligeant l'ensemble des fibres d'armature à rentrer à force dans toutes les cavités du moule ou autour des bossages de celui-ci. A cet effet, le poinçon 4 reproduit les reliefs inverses de ceux qui existent sur le moule 1 matrice et ce poinçon a donc une forme homothétique de moule-matrice pour obtenir un espacement entre poinçon et matrice rigoureusement égal sur toute la surface du moule. On obtient alors une pièce dont l'épaisseur est constante quels que soient sa forme et son relief extérieur. Du fait que les bossages du moule obligeront les fibres à pénétrer dans les cavités qui leur sont opposées, la répartition des fibres sera égale dans toute la pièce et l'on n'aura pas le risque d'accumulation de résine avec les inconvénients bien connus que cela comporte. Une autre difficulté consiste dans l'élimination des bulles d'air incluses lorsque la forme du poinçon comporte des creux dans une partie du poinçon, creux qui ne permettent pas à l'air inclus de s'échapper vers le haut. En principe, la résine est injectée en partie basse et repousse vers le haut l'air inclus au fur et à mesure de sa progression. Dans le cas d'un creux dans le poinçon, l'air ne peut s'échapper par le sommet de ce creux d'où formation de bulles qui apparaissent sur la pièce. On remédie à cet inconvénient par une couche 5 supplémentaire de mat longues fibres et en les dé fi- brant de façon à obtenir un foisonnement maximum. Le fait d'augmenter uniquement à l'endroit du creux la quantité de mat fibre longue réduira d'autant le volume d'air inclus, du fait que le volume supplémentaire de fibres viendra remplacer l'air inclus.D'autre part, la surdensification en mat longue fibre donnera un complexe à caractère spongieux et la densité des fibres au contact l'une de l'autre fera monter la résine jusqu'au sommet du bossage par un effet de capillarité et la pièce sortira sans bulles d'air. Pour obtenir une résistance toute particulière dans certaines partie de la pièce, par exemple les ailes latérales formant poutres, et pour ne pas augmenter trop sensiblement le prix de revient, l'on dispose uniquement dans cette partie un tissu 6 unidirectionnel dont le grammage peut aller de 300 à 2000 gr au m2, ce tissu étant convenablement disposé pour augmenter la résistance de la pièce dans la direction voulue. Ce renfort unidirectionnel augmentera très sensiblement la résistance de la pièce à la rupture. Afin d'assurer sa fonction au maximum et d'être certain que ce tissu sera bien imprégné de résine, on le positionne entre 2 mats longue fibre qui auront pour fonction de canaliser la résine sur chaque face du tissu unidirectionnel. Dans le cas d'un moule en résine, lorsque le grainage est usé, il n'y a pas moyen de le reprendre ni de le regrainer. De ce fait, c'est la totalité du moule qui devient inutilisable uniquement parce que la gravure est usée alors que toutes les autres parties du moule (carcasse, poin çon) pourraient faire 10 fois plus de pièce. On supprime cet inconvénient en fabriquant un moule dont l'empreinte matrice est metallisee en Electroforming, par exemple 0,5 mm de nickel puis 5 à 10 mm de cuivre. Un tel moule pourra produire de 50.000 à 100.000 pièces au lieu de 1000 à 2000 pour un moule dont l'empreinte matrice est en résine. L'invention n'est pas limitée au seul mode de realisation décrit et représenté, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage de pièce en résine thermodurcissable armé selon lequel on dispose dans un moule les fibres d'armature, on ferme ce moule par introduction du poinçon dans le moule et on injecte la résine, procédé caractérisé en ce qu'on dispose préalablement dans le fond du moule qui représente la face extérieure de la pièce, un feutre non tissé ou aiguilleté sur lequel on dispose ensuite les fibres d'armature. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le feutre est en matière synthétique et a un grammage de 50 à 200 g. au mètre carré. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le poinçon a une forme homothétique de celle du moule-matrice. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que à l'emplacement des creux du poinçon une nappe de mat longue fibre est disposée sur les fibres d'armature. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour les parties de la pièce devant avoir une résistance élevée, on dispose dans le moule entre deux mats longue fibre un tissu unidirectionnel convenablement disposé pour obtenir le maximum de résistance dans une direction voulue. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matrice est. en résine et sa face in térieure est recouverte d'une couche métallique.