Brevet FR2684595A1 — publié le 19930611

Plaque en matière thermoplastique renforcée superficiellement et procédés pour sa réalisation La présente invention concerne des plaques en matière thermoplastique renforcées superficiellement par des portions d'un ruban constitué par un ensemble de fibres continues parallèles imprégnées d'une matière thermoplastique ainsi que des procédés simples pour la réalisation de telles plaques. Par le terme plaque, la demanderesse entend désigner non seulement des plaques mais encore tout article allongé plan ou profilé dont l'épaisseur, non nécessairement uniforme, peut varier entre l et 20 mm et plus. Il est bien connu actuellement de produire des rubans ou bandes constitués par un ensemble de fibres continues parallèles imprégnées d'une matière thermoplastique De tels produits ainsi que leur mode de production sont décrits notamment dans le brevet européen EP-B-274 464 et dans le brevet britannique BR-B-1 259 085 Ces produits peuvent notamment être avantageu- sement utilisés pour produire, par enroulement, des articles creux et allongés, tels que des tuyaux, présentant des propriétés mécaniques remarquables. La demanderesse a envisagé d'exploiter des portions de tels rubans pour renforcer superficiellement des plaques en matière thermoplastique lors de leur moulage mais elle a constaté que les plaques renforcées ainsi obtenues ont généralement tendance à se déformer lors de leur démoulage. Après de nombreuses tentatives décevantes, la demanderesse a néanmoins réussi à réaliser des plaques renforcées qui ne présentent plus de tendance à la déformation lors de leur démoulage. La présente invention concerne, dès lors, à titre principal une plaque en matière thermoplastique éventuellement chargée renforcée superficiellement par des portions d'un ruban constitué 2 - par un ensemble de fibres continues parallèles imprégnées d'une matière thermoplastique qui se caractérise en ce que les portions de ruban sont positionnées de façon symétrique sur les deux faces de la plaque, la distance entre deux portions de ruban voisines étant, sur chaque face de la plaque, au plus égale à quatre fois la largeur des dites portions de ruban. Il a, en effet, été constaté qu'en respectant les conditions susexposées, il est possible d'obtenir des plaques renforcées d'excellentes qualités et présentant des propriétés mécaniques, en particulier une rigidité en flexion, qui sont remarquables. La matière thermoplastique constitutive de la plaque peut être quelconque et à titre exemplatif on peut notamment faire mention des résines vinyliques, oléfiniques, acryliques etc. La matière thermoplastique imprégnant les portions de ruban est, de préférence, choisie en fonction de celle constituant les plaques Il est, en effet, préférable que ces matières thermo- plastiques soient compatibles et puissent adhérer fermement entre elles sous l'action de la chaleur Dans un mode de réalisation qui est préféré, les matières thermoplastiques constitutives des plaques et celles imprégnant les rubans sont identiques. Les fibres continues noyées dans les portions de ruban peuvent être de nature quelconque et sont choisies en fonction des propriétés mécaniques recherchées A titre d'exemples, on peut citer les fibres végétales, les fibres synthétiques et les fibres minérales telles que les fibres de verre, de métal, de carbone, de céramique, de quartz, etc, les fibres minérales et, en particulier, les fibres de verre étant souvent préférées. Les portions de ruban peuvent avoir une longueur quelconque qui est tributaire des dimensions des plaques et leur section est généralement rectangulaire La largeur des portions de ruban peut varier entre 0,5 et 5 cm, une largeur plus élevée n'étant pas exclue et leur épaisseur peut varier entre 0,1 et l cm, une épaisseur plus élevée pouvant être envisagée dans des cas particuliers. En règle générale, les portions de ruban sont disposées sur les deux faces de la plaque parallèlement à l'un de ses bords. -3- Toutefois une disposition en oblique d'une partie ou de la totalité des portions de ruban n'est nullement exclue De même, dans la plaque conforme à l'invention une partie des portions de ruban peut être disposée parallèlement à un bord de la plaque et le reste parallèlement au bord adjacent de la plaque. La plaque conforme à l'invention peut encore être renforcée sur une ou sur ses deux faces par des portions de ruban supplé- mentaires disposées symétriquement entre elles entre des portions de ruban voisines. La plaque conforme à l'invention peut enfin être ensuite recouverte, sur une ou sur ses deux faces, par une pellicule de revêtement quelconque de façon à masquer les portions de ruban si cela se revèle nécessaire. La plaque conforme à l'invention est, en outre, illustrée par la figure l des dessins annexés dans laquelle on montre diverses possibilités en ce qui concerne la disposition des portions de ruban l sur une plaque thermoplastique 2 représentée en coupe. Dans cette figure, les variantes de dispositions A, C, E, H, I, J et L, qui ne font pas partie du cadre de l'invention, conduisent à des plaques qui se déforment durant le démoulage tandis que les variantes de dispositions B, D, F, G et K, qui font partie du cadre de l'invention, conduisent à des plaques qui ne se déforment pas. En particulier, les variantes A, C, E, H et L ne respectent pas la condition de symétrie sur les deux faces de la plaque, la variante E en plus ne respecte pas la condition d'écartement maximum entre des portions symétriques de ruban voisines et les variantes I et J ne respectent pas la condition de symétrie sur une face pour des portions de ruban supplémentaires. L'invention concerne également des procédés pour réaliser économiquement une plaque en matière thermoplastique renforcée telle que décrite ci-avant. Selon un premier procédé, on réalise la plaque par la technique de moulage par injection. Dans ce cas, les portions de ruban sont prélablement fixées, 4 - de façon provisoire, sur les parois de l'empreinte du moule d'injection avant sa fermeture en vue du moulage de la plaque. La fixation provisoire des portions de ruban peut notamment être obtenue par des adhésifs double face disposés aux extrémités ou sur toute la longueur des portions de ruban Il a, en effet, été constaté avec surprise qu'un tel mode de fixation provisoire suffit pour empêcher tout déplacement non désirable des portions de ruban durant l'opération subséquente de moulage par injection. Après refroidissement et démoulage de la plaque, les adhésifs double face peuvent être facilement arrachés de la plaque moulée. Il est toutefois bien évident que d'autres modes de fixation provisoire peuvent être envisagés sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Il a été constaté qu'en utilisant la technique sus-décrite, les portions de ruban adhèrent parfaitement et de façon définitive sur la surface de la plaque Un tel résultat est en soit étonnant puisqu'en principe la matière thermoplastique constitutive des portions de ruban mise en contact avec la matière thermoplastique fondue injectée dans le moule n'atteint pas une température suffisante pour fondre. Selon un second procédé, qui peut être avantageusement exploité lorsque la plaque est appelée à devoir subir un traitement de thermoformage, on profite de cette opération pour réaliser la plaque conforme à l'invention. Dans ce cas, les portions de rubans sont préalablement fixées, de façon provisoire, sur les parois des matrices de thermoformage. Selon une variante de réalisation avantageusement exploitable dans ce dernier procédé, au moins une partie des portions de ruban peut être disposée sur la plaque en matière thermoplastique avant ou pendant son préchauffage en vue de son thermoformage. La plaque renforcée conforme à l'invention et ses procédés de réalisation sont, en outre, illustrés dans les exemples de réalisations pratiques qui vont suivre et dans lesquels on se référera notamment à la figure 2 des dessins annexés qui donne - vue en coupe schématique d'un dispositif de thermoformage par compression. Exemple 1 On réalise une plaque conforme à l'invention à partir de polypropylène de la marque ELTEX P HY 202 en utilisant la technique de moulage par injection L'ELTEX P HY 202 est un polypropylène commercialisé par la demanderesse. A cet effet, on utilise une presse à injecter BATTENFELD BMT 240 et un moule pour injection de plaques de dimensions 350 X 110 mm sous une épaisseur de 3 mm. Les portions de ruban utilisées pour renforcer la plaque ont une longueur de 295 mm et sont découpées dans un ruban d'une largeur de 10 mm et d'une épaisseur de 0,4 mm constitué d'un ensemble de fibres de verre continues et parallèles imprégnées par du polypropylène ELTEX P HY 202, la teneur en fibres du ruban étant de 50 X en poids. Afin de réaliser une plaque renforcée selon la variante K de la fig 1 annexée, on fixe, sur les parois de l'empreinte du moule d'injection ouvert et maintenu à 301 C, 10 portions de ruban aux endroits appropriés et ce à l'intervention d'un ruban adhésif double face. Après fermeture du moule ainsi garni, on injecte le poly- propylène fondu, les températures de consigne des 10 zones de régulation de l'extrudeuse étant respectivement 200-200-200- 200-200-200-240-250-255 et 2550 C et la température de consigne du canal d'amenée de la matière fondue vers le moule étant de 2551 C. Après refroidissement et ouverture du moule d'injection, on obtient une plaque renforcée qui ne présente aucune tendance à la déformation En outre, après arrachement des adhésifs double face, on constate que les portions de ruban ne se sont nullement déplacées dans le moule durant son remplissage et que celles-ci sont noyées, aux endroits appropriés, dans les deux surfaces de la plaque, l'adhérence étant irréprochable. Enfin, si cela se révèle nécessaire, l'aspect extérieur de la plaque ainsi renforcée peut être sensiblement amélioré en appliquant une pellicule de couverture sur une ou sur ses deux 6 - faces, une telle pellicule pouvant notamment être appliquée par la technique de co-injection. Exemple 2 Dans cet exemple, qui se réfère à la fig 2, on réalise, par thermoformage sous compression, un élément renforcé de garnissage interne pour une tablette arrière de véhicule automobile. A cet effet, on met en oeuvre une plaque 6 réalisée à partir d'un mélange 50-50 de polypropylène et de sciure de bois et commercialisée, sous la marque déposée VOOD STOCK, par la Société G O R APPLICAZIONI SPECIALI S p A. Sur le bord opposé aux points de fixation de la plaque au véhicule et sur la surface supérieure de la plaque, on fixe, en des endroits prédéterminés et par l'intermédiaire d'un adhésif double face, quatre portions parallèles 7 d'un ruban selon l'exemple 1, espacées de 2 mm puis on introduit la plaque ainsi garnie dans un four classique, non représenté, en vue de son préchauffage à la température de thermoformage. Sur la matrice inférieure 3 d'un moule de thermoformage sous compression, on place ensuite, en des endroits appropriés et prédéterminés, quatre portions parallèles 5 également espacées de 2 mm d'un ruban selon l'exemple 1, la fixation en place étant également assurée par un adhésif double face - La plaque préchauffée 6 est ensuite positionnée entre les matrices 3 et 4 de l'installation de thermoformage maintenues à 250 C, de façon telle que les portions de ruban 5 et 7 soient disposées en regard les unes des autres, une garniture de finition 8 constituée par un textile maintenu par un cadre 9 étant disposée entre la plaque préchauffée 6 et la matrice supérieure 4. On procède ensuite au thermoformage sous compression de la plaque selon la méthode classique. Après démoulage, on obtient un élément de tablette arrière renforcé, sur le bord profilé opposé à ses points de fixation, par les portions symétriques de ruban 5 et 7. On constate, en outre, que la garniture de finition 8 masque parfaitement les portions de ruban 7 et que la face visible de 7 - l'élément de garnissage ainsi produit ne présente, dès lors, aucun défaut inesthétique. On constate enfin que les portions de ruban apparentes 5 adhèrent parfaitement sur l'élément de garniture. On soumet un élément de garniture ainsi obtenu à un essai de flexion entre points d'appui et sous une charge de 4 Kg à 801 C et on constate après 96 heures une flèche centrale de 7 mm. Par comparaison, on soumet à un même essai un élément de garniture identique mais non équipé de portions de ruban 5 et 7 et on constate, après 96 heures, une flèche centrale de 60 mm. Il apparaît donc que l'élément de garniture obtenu selon le procédé de l'invention présente une rigidité nettement améliorée. 8 - R E V E N D I C A T I O N S l Plaque en matière thermoplastique éventuellement chargée renforcée superficiellement par des portions d'un ruban constitué par un ensemble de fibres continues parallèles imprégné d'une matière thermoplastique caractérisée en ce que les portions de ruban sont positionnées de façon symétrique sur les deux faces de la plaque, la distance entre deux portions de ruban voisines étant, sur chaque face de la plaque, au plus égale à quatre fois la largeur des dites portions de ruban. 2 Plaque en matière thermoplastique selon la revendication l caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, sur une ou sur les deux faces, des portions de ruban supplémentaires disposées symétriquement entre elles entre des portions de ruban voisines. 3 Plaque en matière thermoplastique selon la revendication l caractérisée en ce que la matière thermoplastique utilisée pour imprégner le ruban est choisie de façon à être compatible avec la matière thermoplastique constitutive de la plaque. 4 Plaque en matière thermoplastique selon la revendication i caractérisée en ce que la matière thermoplastique utilisée pour imprégner le ruban est identique à la matière thermoplastique constitutive de la plaque. Plaque en matière thermoplastique selon la revendication i caractérisée en ce qu'elle est ensuite recouverte sur une ou sur ses deux faces par une pellicule de recouvrement. 6 Procédé pour réaliser une plaque en matière thermo- plastique renforcée superficiellement selon l'une quelconque des revendications i à 5 caractérisé en ce que la plaque est réalisée par moulage dans un moule d'injection et en ce que les portions de ruban sont préalablement fixées, de façon provisoire, sur les parois de l'empreinte du moule d'injection. 7 Procédé pour réaliser une plaque en matière thermo- plastique renforcée superficiellement selon l'une quelconque des 9 - revendications 1 à 5, dans lequel la plaque en matière thermo- plastique est appelée à subir un thermoformage entre des matrices caractérisé en ce que les portions de ruban sont préalablement fixées, de façon provisoire, sur les parois des matrices de thermoformage. 8 Procédé pour réaliser une plaque en matière thermo- plastique renforcée superficiellement selon la revendication 7 caractérisé en ce que au moins une partie des portions de ruban est disposée sur la plaque en matière thermoplastique avant ou pendant son préchauffage en vue du thermoformage.