Brevet FR2499086A1 — publié le 19820806

La présente invention concerne une composition thermi- quement isolante essentiellement rigide et de configuration et dimensions prédéterminées. De telles compositions thermiquement isolantes rigides sont connues dans l'industrie pour constituer des boucliers résistant à la température entre des zones adja- centes. Par exemple, dans l'industrie automobile, des boucliers ou écrans résistants à la température sont fréquemment prévus entre le compartiment moteur et le compartiment de moteur et le compartiment & Pas"agm. ainsi que, entre la conduite de gaz d'échappement du moteur et le compartiment à passagers, le réser- voir à carburant et analogue. En vue de réaliser une combustion efficace du carbu- rant, et d'éviter l'émission des gaz d'échappement inacceptables, la température de fonctionnement normale des moteurs de véhicules a été accrue considérablement au cours des dernières années, dans une mesure telle que, pour assurer le confort et la sécurité des passagers, il est nécessaire de prévoir un bouclier de pro- tection en une composition isolante ou résistante de la chaleur thermiquement efficace, entre les compartiments chauds du véhi- cule, ou entre sa tuyauterie d'échappement et les compartiments à carburant. Même dans des véhicules ne comportant pas de con- trôle d'émission de gaz d'échappement, une montée de la tempé- rature autour du moteur peut poser un problème. Les composants mécaniques supplémentaires requis pour un véhicule à roues avant motrices, ainsi que la tendance des constructeurs à réduire les dimensions hors tout de la carros- serie, ont pour effet une restriction de la circulation d'air autour du moteur, et par conséquent, un accroissement des tem- pératures de fonctionnement. 1 Lors de la prévision d'écrans résistant à la tempéra- ture dans un véhicule automobile, il est habituel pour les con- cepteurs de prescrire non seulement un emplacement particulier pour de tels écrans, mais également leur forme et leurs dimen- sions. En vue de satisfaire à ces exigences, les écrans rêsis- tant à la température en compositions thermiquement isolantes pour véhicules automobiles, ont été produits jusqu'à ce jour en trois étapes de fabrication. Un premier stade comprend l'imprégnation de feutre d'amiante non tissé avec une résine phénolique, par une opération de peinture à la main. Dans une seconde étape, on laisse le solvant s'évaporer partiellement du feutre d'amiante pour donner une nappe semi- rigide. Dans la troisième étape, cette nappe semi-rigide est dispoeée à la main sur un moule de forme, et d'autres couches de résines sont ap- pliquées sur elle. Ce moulage est alors laissé en attente pour permettre à la résine de devenir stable à la chaleur. Un tel procédé de fabrication de boucliers résistants à la température s'est cependant révélé non satisfaisant, du fait que la technique de stratification et de peinture à la main des couches produit fréquemment une composition qui présente des variations d'épaisseur indésirables, rendant difficile la repro- duction de dimensions et de configurations normalisées. D'autre part, la stabilité de dimensions qui peut être réalisée pour le produit est souvent faible. La technique de stratification et de peinture à la main est considérée comme non économique et commercialement inefficace, car elle est coûteuse et laborieuse. Les boucliers thermiques produits par ce procédé ne donnent pas satisfaction, parce que laforme serhi-rigide ne s'adapte pas à l'intérieur des coins du moule déforme, de sorte que la résine a tendance à s'accumuler dans les creux et les vides du bouclier thermique. En outre, lorsque les boucliers sont réalisés sur un moule ouverte la surface exposée est rugueuse, inégale et poreuse. Cela constitue une caractéristique particulièrement indésirable de la surface du produite car, en servicer lNhuile et le pétrole peuvent s'accumuler sur cette surface, ce qui présente un risque d'incendie sérieux. Il est également nécessaire que les boucliers tbimi- ques utilisés dans des applications automobiles soient flexibles de telle sorte que'les perçages pour boulons dans le bouclier puissent être alignés avec les perçages correspondants de la car- rosserie lors de la mise en place du bouclier. Il est à noter que cet alignement n'est jamais parfait étant donné les écarts de dimensions entre les carrosseries. Enfin, les boucliers thermiques fabriqués par ces pro- cédés traditionnels ne sont pas satisfaisants par le fait que le feutre d'amiante est friable, de sorte que les parties qui - entourent les perçages pour boulons se brisent et se séparent lors de la fixation sur le véhicule. L'invention a pour but de réaliser une composition thermiquement isolante qui ne présente pas les inconvénients mentionnés plus haut. Dans ce but, la composition conforme à l'invention est caractérisée par un corps moulé par injection, renforcé par une structure en forme de grillage résistante à la chaleur, le corps comprenant un mélange résineux rigide stabilisé d'une résine phénolique en solution aqueuse et d'un catalyseur durcisseur. L'invention s'étend également à un procédé de fabrica- tion de la composition ci-dessus, caractérisé en ce qu'on place dans un outil de moulage par injection une structure analogue à un grillage en matériau résistant à la chaleur, on injecte dans ce moule la résine phénolique en solution aqueuse et un cataly- seur durcisseur pour réaliser une mixture résineuse qu'on traite finalement pour sa stabilisation et pour obtenir un corps rigide renforcé par la structure grillagée. La structure grillagée qui sert de renforcement pour le corps de la composition peut comprendre, par exemple, une matière tissée, une nappe fibreuse ou de tissu en matériau ré- sistant à la chaleur, tel que l'amiante ou, de préférence, de la fibre de verre, notamment une fibre de verre connue "E" du commerce en forme de bande continue. D'autre manière, la nappe peut être constituée par un mélange de fibre de verre "E" conti- nue et d'une nappe de copeaux. Elle peut consister en une couche d'une nappe de 600 grammes par mètre carré, ou en deux couches de 450 grammes par mètre carré. Dans le cas o l'on utilise un moule fermé, les feuilles rectangulaires de matériau de renfor- cement peuvent être formées tout d'abord en les plaçant dans le moule, puis en fermant le moule et coupant l'excès de matériau autour du moule. De préférence, la mixture résineuse, lorsqu'elle est injectée dans le moule qui contient déjà la matériau résistant à la chaleur, pénètre à travers les interstices de ce matériau de telle sorte que, lorsque la résine aura durci, le renforce- ment à mailles ouvertes constituera un composant inextricable de la composition. Pour éviter un écrasement ou un changement d'orienta- tion des mailles du renforcement à l'intérieur de l'outil de moulage, notamment pendant l'injection de la résine et du dur- cisseur, ce matériau peut lui-même être renforcé, par exemple - en prévoyant un liant ou un composant de liaison dans un tissu ou une nappe de brins constitus de fibre de verre 'E", ou dans la nappe de copeaux. Le corps de la composition désirée est réalisé tradi- tionnellement par un traitement de stabilisation, dans le moule d'injection, d'un mélange connu de résine phénolique en solution aqueuse et d'un catalyseur durcisseur liquide. A titre d'exemple le mélange comprend, en volume, 78 % de résine phénolique avec 22 % d'eau, et pour le catalyseur durcisseur liquide, 67 % d'acide sulfonique avec 33 % d'acide phosphorique. De préférence, la résine phénolique en solution aqueuse et le catalyseur liquide sont mélangés entre-eux avant d'être injectés dans le moule, pour faciliter la répartition du mélange à l'intérieur de la cavité de moulage, et pour assurer qu'un mélange homogène pénètre dans les interstices des mailles de la structure de renforcement en forme de grillage. De préférence, le mélange de résine est trai- té, pour sa stabilisation, à 30-800C. Le moule et l'outil de moulage peuvent alors être chauffés par de l'eau, si nécessaire, pour favoriser la stabilisation. Dans un exemple de procédé pour la fabrication de la composition thermiquement isolante conforme à la présente inven- tion, l'opération de moulage est effectuée dans une matrice ou outil de moule de forme appropriée, dans la cavité de moulage duquel est insérée une nappe continue de fibres de verre "E" ou un mélange de brins continus de fibre de verre et de copeaux. Les moules-métalliques sont constitués en aluminium plaqué avec du nickel pour éviter que des acides contenus dans la résine réagissent avec l'aluminium en dégageant de l'hydrogênè. Avant son insertion dans la cavité de moulage, la nappe de fibres de verre est découpée à la forme requise et un agent de séparation à base de silicone est pulvérisé sur la surface du moule. La matrice ou outil de moulage est alors fermée et la résine liqui- de avec le catalyseur durcisseur liquide est injectée sous pres- sion dans la cavité. La résine phénolique et le catalyseur sont de préférence mélangés avant leur injëction dans la cavité dans une tête de mélange disposée avant le point d'injection. Le moule reste alors fermé pendant environ cinq minu- tes à 400C pédant que la résine effectue sa stabilisation ther- mique. Le moule est ensuite ouvert et on en retire la composition moulée. Tout excès de résine ou d'éclaboussure autour des bords du produit moulé est ébavuré et le bouclier thermique est complé- té en le plaçant dans un montage et en réalisant les perçages de boulons appropriés. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Composition thermiquement isolante, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps moulé par injection renforcé intérieurement avec une structure résistante à la chaleur en forme de grillage, le corps étant constitué par un mélange rigide stabilisé, d'une résine phénolique en solution aqueuse et d'un catalyseur durcisseur. 2 ) Composition suivant la revendication 1, caracté- risée en ce que la structure en forme de grillage est en un matériau tissé résistant à la chaleur sous la forme d'une nappe de fibres ou un tissu de matériau résistant à la chaleur, telle que fibres d'amiante, de fibres de verre en forme de bande constitue ou de brins de copeaux. ) Composition suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par au moins deux couches superposées de ren- forcement résistant à la chaleur en forme de grillage et le mélange résineux stabilisé pénètre à travers les interstices du renforcement en forme de grillage, de telle sorte que ce renforcement devient un composant inextricable de la composition. 40) Composition suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisée en ce que la structure en forme de grillage est pourvue elle-même d'un composant de renforcement: s'opposant à son affaissement ou son changement d'orientation dans la cavité de moulage.- 50) Composition suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que le catalyseur durcissant est constitué par de l'acide sulfurique avec de l'acide phosphorique contenant notamment 78% de résine phénolique avec 22% d'eau et 67M d'acide sulfonique avec 33% d'acide phosphorique. 6 ) Composition suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle a la forme d'un bou- clier thermique pour un véhicule automobile. ) Procédé pour la fabrication d'une composition thermiquement isolante conforme à l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce qu'on place, dans un outil de moulage par injection, une structure en forme de grillage de matériau résistant à la chaleur, on injecte dans l'outil une résine phénolique en solution aqueuse et un catalyseur durcis- seur pour constituer un mélange résineux, qu'on traite pour sa stabilisation en vue d'obtenir un corps rigide renforcé par la structure en grillage. ) Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on place la structure en grillage dans l'outil de moulage, en au moins deux couches superposées avec un renforce- ment destiné à s'opposer à son affaissement ou un changement d'orientation dans le moule, la structure en grillage étant maintenue dans l'outil de moulage par la fermeture de l'outil sur cette structure. 9 ) Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la résine phénolique en solution aqueuse et le cata- lyseur durcisseur sont mélangés entre-eux avant l'injection dans le moule, sous la forme d'un mélange composé, en volume, de 78. % de résine phénolique avec 22 % d'eau, et de 67 % d'acide sulfonique avec 33 % d'acide phosphorique. ) Procédé suivant l'une quelconque der revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la structure en grillage comprend au moins une nappe de fibres tissées ou de tissu de matériau résistant à la chaleur, notamment d'amiante ou de fibres de verre. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le mélange résineux est soumis à un traitement de stabilisants dans l'outil de moulage lui-même notamment en chauffant le moule à une température comprise entre 30 et 80C pour réaliser la stabilisation. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à lt caractérisé en ce que la cavité de moulage de l'outil a ses surfaces intérieures nickelées pour éviter une réaction entre ces surfaces et l'acide contenu dans le catalyseur durcisseur. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, avant l'injection du mélange de résine et de catalyseur, on pulvérise sur la surface de la cavité intérieure du moule, un agent favorisant la séparation de la pièce moulée de la paroi. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on donne à la composition démoulée la forme désirée d'un bouclier thermiquement isolant pour véhi- cule automobile, et on réalise dans ce corps mnoudé des perçages pour la fixation au véhicule automobile.