Brevet FR2596689A1 — publié le 19871009

La presente invention concerne la fabrication d un ensemble composite constitué d'au moins une pièce en matériau a base de polymère et une pièce en matériau fibreux, disposées cote a côte et soli5 daires les unes des autres au niveau de leurs bords adjacents. Elle peut s'appliquer par exemple a la fabrication de piéces de carrosserie automobile, telles qu'un capot ou un pavillon. Les pieces de carrosserie en matériau a base 10 de polymère, telles qu'un capot moteur, sont en général munies sur leur face interne, d'un cadre ou de nervures destine a augmenter leur rigidité et d'une doublure insonorisante fixée audit cadre. La doublure insonorisante est réalisée 15 indépendamment du cadre et est ensuite collée ou clippée a celui-ci. Dans le cas le plus courant o la doublure est constituee d'une matière fibreuse telle que des déchets de coton, des fibres de verre, de jute, etc., celle-ci est réalisée par compression-estampage 20 dans un moule. Le cadre est en général réalisé également par moulage, seul ou dans le même moule que le capot proprement dit. La réalisation d'un tel capot est actuellement assez longue, donc coûteuse, car elle nécessite 25 la réalisation des divers éléments, capot proprement dit, cadre et doublure insonorisante, puis l'assemblage de ces divers éléments. On peut réaliser le capot proprement dit et le cadre d'une seule pièce mais cette opération est 30 beaucoup plus longue que le moulage du capot seul, c'est-a-dire sans cadre, en raison de l'épaisseur du matériau au niveau du cadre. En outre, si on réalise le capot et le cadre d'une seule pièce, le cadre se trouve réalise dans le même matériau que le capot, matériau qui permet d'obtenir un bel état de surface mais qui, en contrepartie, est cher (par exemple une résine polyester sans retrait haute pression). Une autre solution pourrait consister a 5 réaliser un ensemble composite constitué du cadre et de la doublure insonorisante, puis a assembler l'ensemble au capot proprement dit, par des moyens tels que collage ou clippage. L'invention a précisément pour but la réalisation d'un tel ensemble composite. Plus genéralement, l'invention a pour but de fournir un procédé de fabrication d'un ensemble composite constitué d'au moins une pièce en matériau a base de polymère et une pièce en matériau fibreux, disposées côte a côte et solidaires l'une de l'autre au 15 niveau de leurs bords adjacents. Selon l'invention, l'ensemble composite est obtenu par moulage du matériau polymère et du matériau fibreux, disposés côte à côte dans un même moule, la solidarisation des pièces au niveau de leurs bords 20 adjacents étant réalisée par pénétration du polymère dans le matériau fibreux au cours du moulage. Dans le procédé selon l'invention on utilise avantageusement comme polymères des polymères thermodurcissables qui sont réticules pendant le moulage. 25 Des polymères thermoplastiques peuvent cependant être également utilisés. Ces polymères sont de préférence renforcés, généralement au moyen de fibres de verre ou de carbone. Dans un mode de mise en oeuvre préféré on 30 utilise un moule comprenant une partie formant poinçon, une partie formant matrice, dont l'une et/ou l'autre des deux parties comporte un réseau de rainures au niveau des bords a solidariser de telle sorte que, pendant le moulage, le polymère coule dans les rainures et penetre dans le matériau fibreux au niveau de ces rainures. Dans ce cas on utilise avantageusement un moule dont une seule partie comporte des rainures de 5 sorte que le polymère pénètre dans le matériau fibreux par la face de celui-ci tournée vers ladite partie. De préférence, la partie ne comportant pas lesdites rainures présente des moyens, tels qu'une nervure pour empêcher le polymère de pénétrer dans le 10 matériau fibreux par la tranche de celui-ci, perpendiculaire aux deux parties du moule. La pression exercée sur les matériaux pendant le moulage est avantageusement comprise entre 5.10 et 2.10 Pascals. La température a laquelle sont portés les matériaux pendant le moulage dépend de leur nature, mais est généralement comprise entre 140 et 170'C. L'invention a également pour objet un moule pour la mise en oeuvre du procéde selon l'invention 20 ainsi qu'un ensemble composite constitué d'au moins une pièce en matériau a base de polymère et une pièce en matériau fibreux obtenu par le procédé ci-dessus. L'invention est exposée ci-après plus en détail a l'aide de dessins représentant seulement un 25 mode d'execution. Sur ces dessins, - la Fig. 1 est une vue en coupe, selon les lignes I,I des Fig. 2 et 3, d'un moule pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la Fig. 2 est une vue de dessus de la partie formant poinçon du moule de la Fig. 1, - la Fig. 3 est une vue de dessous de la partie formant matrice du moule de la Fig. 1, - la Fig. 4 est une vue en coupe, de façon analogue a la Fig. 1, mais a plus grande echelle d'un ensemble composite moule au moyen du moule de la Fig. 1. Le moule représente sur les figures 1, 2 et 3 est constitué, de façon, classique, d'une partie 5 inférieure ou poinçon 1 et d'une partie supérieure ou matrice 2. Il comporte des moyens de chauffage des deux parties 1 et 2 du moule, constitues par exemple par des résistances 3. Alors que le poinçon 1 est fixe, des moyens classiques, tels qu'un vérin non 10 représenté, permettent de déplacer la matrice 2 verticalement de façon a exercer une pression sur les matériaux a mouler, positionnés sur le poinçon 1. Les matériaux a mouler sont ici constitués d'un matériau fibreux 5 constituant un carré et d'un 15 matériau polymère renforcé 6 constituant un cadre carré de dimensions internes légèrement supérieures a celles du carré 5. Les materiaux 5 et 6 sont avant moulage, comme représentés sur la figure 1, constitués de feuilles empilées les unes sur les autres. Comme représenté sur la Fig. 2 le poinçon 1 comporte un réseau 7 de rainures 8, 8a et 9 situées au niveau de l'espace entre les deux matériaux 5 et 6 et au droit de la bordure du matériau fibreux 5. Ce réseau 7, de forme générale carrée, comporte deux rai25 nures de forme carrée 8 et 8a, la rainure 8 étant située au niveau de l'espace entre les deux matériaux 5 et 6 et la rainure 8a au droit de la bordure du matériau fibreux 5. Les rainures 9 sont perpendiculaires aux rainures 8 et 8a qu'elles traversent. Comme représenté sur la Fig. 3 la matrice 2 comporte une nervure 10 qui a la forme d'un carré de dimensions légerement supérieures aux dimensions du carré constitué par la rainure 8a mais légèrement inférieures aux dimensions du carré constitué par la rainure 8. Pour réaliser un ensemble composite constitué, dans l'exemple décrit, d'un cadre 6 en matériau polymère renforcé tel qu'un polyester non saturé ren5 forcé de fibres de verre ou de carbone, et d'une pièce carrée 5 en matériau fibreux disposée a l'intérieur du cadre 6, le carré 5 et le cadre 6 étant solidaires l'un de l'autre au niveau de leurs bords adjacents, on dispose le matériau fibreux 5 sur le poinçon 1 de fa10 çon qu'il couvre la rainure 8a et le matériau polymère 6 de façon qu'il encadre le réseau 7, comme cela est représente sur la figure 1. On porte alors les deux parties 1 et 2 du moule a une température comprise entre 140 et 170 C, 15 de préférence à 150'C, au moyen des résistances 3, puis on actionne le vérin de façon a déplacer la matrice 2 vers le poinçon 1, et à exercer sur les matériaux 5 et 6 une pression comprise entre 5 et 20 bars, soit entre 5.10 et 2.106 Pascals, de préférence 20 1,5.10 Pascals. La durée pendant laquelle cette pression doit être exercée peut être comprise entre 60 et secondes. On se reportera maintenant à la figure 4 qui montre l'ensemble composite obtenu après moulage des 25 matériaux 5 et 6 de la figure 1. Au cours du moulage, le matériau polymère a flué dans les rainures 8, 8a et 9, et a pénétré dans le matériau fibreux 5 au droit des rainures 8a et 9. On a repéré par 11 les zones d'interpénétration des deux matériaux. Les zones 11 30 ont une épaisseur inférieure a l'épaisseur du matériau après moulage, de sorte qu'elles n'apparaissent pas sur la face supérieure 12 du matériau 5. Elles n'apparaissent pas non plus sur la tranche 13 du matériau 5 car la nervure 10 a empêché le matériau polymère d'accéder a celle-ci pendant le moulage. Le procédé de moulage et le moule permettant sa mise en oeuvre, qui vlennent d'ëtre décrits, présentent des avantages substantiels: ils permettent 5 de réaliser en une seule opération de moulage, dont le cycle est court, un ensemble composite constitué de deux pièces distinctes solidaires au niveau de leurs bords adjacents, alors qu'un tel ensemble était réalisé jusqu'à présent par deux opérations de moulage 10 distinctes et une opération d'assemblage. Outre le gain de temps, donc de coût, réalisé, la qualité de l'assemblage se trouve améliorée par rapport au collage ou au clippage, en raison de l'interpénétration des deux matériaux. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Elle peut s appliquer a la réalisation de tout ensemble composite constitué d'une ou plusieurs pièces en matériau fibreux, disposées côte à côte, quelles que 20 soient la forme et la disposition des pièces les unes par rapport aux autres, la forme du réseau de rainures du moule étant bien sûr adaptée a chaque ensemble composite a réaliser. Le polymère utilisé doit bien sûr être com25 patible avec le matériau fibreux. Il doit être susceptible d'être moulé dans les mêmes conditions que le matériau fibreux, donc dans les plages de pression et de température indiquées ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Procéde de fabrication d'un ensemble composite constitue d'au moins une pièce en un matériau a base de polymère (6) et une pièce en matériau 5 fibreux (5), disposées côte a côte et solidaires l'une de l'autre au niveau de leurs bords adjacents, caractérisé en ce que l'on effectue un moulage du matériau a base de polymère (6) et du matériau fibreux (5), disposés côte a côte dans un même moule, la solidari10 sation des pièces au niveau de leurs bords adjacents étant réalisée par pénétration du polymère dans le matériau fibreux au cours du moulage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que l'on utilise un moule comprenant une 15 partie formant poinçon (1) et une partie formant matrice (2) dont l'une et/ou l'autre des deux parties comporte un réseau de rainures (7) au niveau des bords a solidariser, de sorte, que pendant le moulage, le polymère coule dans les rainures (8, 8a, 9) et pénètre 20 dans le matériau fibreux (5) au niveau de ces rainures (8, 8a, 9). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise un moule dont une seule partie (1) comporte des rainures (8, 8a, 9) de sorte 25 que le polymère pénètre dans le matériau fibreux (5) par la face de celui-ci tourné vers ladite partie. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise un moule dont la partie (2) ne comportant pas les rainures présente des moyens 30 tels qu'une nervure (10) pour empêcher le polymère de pénétrer dans le matériau fibreux (5) par la tranche (13) de celui-ci. 5. Procédé selon la revendication 1, caracterise en ce que le matériau a base de polymère forme un cadre autour du matériau fibreux (5). 6. Procéde selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on effectue le moulage a une pression de 5.10 a 2.10 Pa. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que le moulage est effectué a une température de 140 a 170 C. 8. Moule constitué d'une partie formant poinçon (1) et d'une partie formant matrice (2) pour 10 la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 2 a 7, caractérisé en ce que l'une et/ou l'autre des deux parties comporte un réseau de rainures (7) au niveau des bords à solidariser de telle sorte que, pendant le moulage, le matériau 15 polymère coule dans les rainures (8, 8a, 9) et pénètre dans le matériau fibreux 9. Moule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une seule des deux parties du moule 20 comporte des rainures (8, 8a, 9), de sorte que le matériau polymère pénètre dans le matériau fibreux (5) par la face de celui-ci tournée vers ladite partie. 10. Moule selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que des moyens, 25 tels qu'une nervure (10), sur la partie (2) ne comportant pas lesdites rainures, sont prévus pour empêcher le polymère de pénétrer dans le matériau fibreux (5) par la tranche (13) de celui-ci.