Brevet FR2715600A1 — publié le 19950804

La présente invention concerne un procedé pour réaliser des pièces en au moins deux matières thermoplastiques. Les pièces en matière thermoplastique présentent un certain nombre d'avantages, notamment quant à leur mode de fabrication, leur légèreté et leur stabilité dans le temps. Toutefois, elles présentent l'inconvénient important de ne pas pouvoir résister à de fortes contraintes mécaniques. Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé de leur ajouter des nervures ou de les surdimensionner, mais ces solutions impliquent pour les pièces ainsi obtenues un encombrement important ainsi qu'un temps de fabrication et un prix de revient élevés. On a également tenté de renforcer une pièce en matière thermoplastique en la surmoulant sur un insert métallique ou en y rapportant un renfort métallique. Ces solutions impliquent également une augmentation du temps et du coût de fabrication des pièces thermoplastiques. La présente invention vise à proposer un procédé de réalisation de pièces en matière thermoplastique qui permet notamment de renforcer localement chaque pièce sans que celle-ci ne présente les inconvénients rappelés ci-dessus. Le procédé selon l'invention est en outre d'une mise en oeuvre particulièrement simple et économique. La présente invention a pour objet un procédé pour réaliser une pièce en matière thermoplastique dans un moule, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes - dépôt d'une quantité déterminée d'une première matière thermoplastique aux endroits du moule correspondant à des parties prédéterminées de la pièce, - apport d'une seconde matière thermoplastique aux alentours de la première matière thermoplastique, en quantité suffisante pour réaliser la totalité de la pièce, - ledit apport de la seconde matière thermoplastique s'effectuant de manière à ce que cette dernière ne déplace pas sensiblement la première matière thermoplastique des endroits du moule où elle a été déposée. On comprend que le procédé selon l'invention permet notamment de résoudre le problème de la résistance mécanique des pièces en matière thermoplastique. En effet, pour renforcer localement la pièce, il suffit de déposer dans le moule aux endroits correspondant à des parties à renforcer de la pièce à réaliser, une matière thermoplastique qui présente, à l'état refroidi, une résistance mécanique suffisante. A cet effet, on peut déposer dans le moule un thermoplastique renforcé estampable qui présente une résistance mécanique importante. Dans le même but, on peut également utiliser une matière thermoplastique chargée de fibres de renfort ou une ou plusieurs couches de matière thermoplastique séparées par des nappes de renfort telles que du tissu ou un mat de fibres de renfort. De telles fibres peuvent être par exemple du lin, du carbone, du kevlar, du verre ou du polypropylène. Dans le cas d'une matière thermoplastique chargée de fibres, ces dernières peuvent être courtes et orientées de façon isotrope ou longues et orientées de préférence selon les lignes de sollicitation de la pièce que l'on désire realiser. La matière thermoplastique renforcée peut également être obtenue par coextrusion de fibres de renfort avec de la matiere thermoplastique, lextrudat ainsi obtenu étant déposé directement dans le moule de manière à ce que les fibres de renfort soient dirigées selon les lignes de sollicitation de la pièce à réaliser. Le procédé selon l'invention est également approprié pour réaliser des pièces en matière thermoplastique qui doivent présenter par endroits une résistance thermique importante. A cet effet, on peut par exemple déposer dans le moule aux endroits correspondants aux parties de la pièce à réaliser soumises à de fortes contraintes thermiques, une quantité de matière thermoplastique emprisonnée entre deux feuilles thermiquement isolantes ou réfléchissantes, par exemple des feuilles d'aluminium. Afin d'obtenir des parties de pièces presentant à la fois une bonne résistance mécanique et une bonne resistance thermique, on peut également déposer dans le moule une matière thermoplastique renforcée de fibres ou d'un mat de fibres, emprisonné entre deux feuilles thermiquement isolantes ou réfléchissantes. Selon l'invention, on entend par seconde matière thermoplastique une matière qui se différentie de la première matière thermoplastique de par sa composition au moment de son apport dans le moule. Ainsi, la première matière thermoplastique peut être constituée par un mélange de fibres de renfort avec une matière qui constitue à elle seule la seconde matière thermoplastique selon l'invention. En d'autres termes, il n'est pas nécessaire, selon l'invention, que la première matière thermoplastique soit différente de la matière non renforcée qui sert de seconde matière thermoplastique. Dans un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, la seconde matière thermoplastique est simplement déposée dans le moule. Le depôt peut consister en une extrusion. Dans ce cas, la tête d'extrusion de la seconde matière thermoplastique est déplacée en différents endroits du moule pour y déposer une quantité appropriée d'extrudat, de manière à ce que, lors de la fermeture du moule, la seconde matière thermoplastique flue pour remplir le moule et vienne uniformément prendre appui latéralement contre la première matière thermoplastique en la maintenant sensiblement dans sa position initiale. Pour déposer la seconde matière thermoplastique, on peut également placer des galettes de matière thermoplastique préchauffées en différents endroits du moule, de manière à ce que la fermeture du moule provoque le fluage de cette seconde matière thermoplastique dans les mêmes conditions qu'indiqué précédemment. Dans un second mode de mise en oeuvre de l'invention, la seconde matière thermoplastique est apportee dans le moule par injection. A cet effet, les orifices d'injection sont répartis dans le moule aux alentours de l'endroit où l'on dépose la première matière thermoplastique et la seconde matière thermoplastique est injectée avec un débit et une quantité tels que la seconde matière thermoplastique vient prendre appui latéralement contre la première matière thermoplastique pour limiter le déplacement de cette dernière lors de l'injection. Selon une première variante de ce mode de mise en oeuvre, on utilise la technique d'injection-compression. Pour cela, on ferme partiellement le moule, ce qui a pour effet d'écraser légèrement la première matière thermoplastique, et l'on injecte la seconde matière thermoplastique en quantité appropriée. La fermeture complète du moule intervient alors après l'injection, son remplissage s'effectuant par fluage de la matière thermoplastique injectée. On peut également fermer le moule en même temps que l'on y injecte la seconde matière thermoplastique. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente schématiquement et en perspective une face avant technique d'automobile, - la figure 2 est une vue de dessus de la partie inférieure de la cavité d'un moule en deux parties permettant la réalisation de la face avant de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe selon respectivement III-III et IV-IV de la figure 2, - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 illustrant une première mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 4 illustrant un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 7 est une vue en coupe selon VII-VII de la figure 6, - la figure 8 est une vue analogue à la figure 7 d'une étape ultérieure de réalisation de la face avant technique illustrée, et - la figure 9 est une vue de dessus de la face avant technique obtenue. Sur la figure 1, on a représente une face avant technique d'automobile 1 qui est une pièce destinée à être placée à l'avant d'un véhicule automobile pour supporter différents organes et résister à divers efforts. La face avant technique 1 comporte deux logements 2 destinés à recevoir les optiques de phares du véhicule, un orifice 3 pour le passage d'air derrière lequel doit être installé le ventilateur du radiateur du véhicule et un bossage 4 situé en partie supérieure de la face avant technique pour recevoir le point d'accrochage du capot du véhicule. En cas de choc frontal du véhicule, le capot, qui subit un flambage, exerce une traction vers le haut sur la face avant technique 1, laquelle est par ailleurs solidaire du châssis du véhicule par des points de fixation 5. Dans cette hypothèse, il est particulièrement important que le capot demeure en position fermee et qu'il reste solidaire de l'avant du véhicule afin, d'une part d'absorber une partie de l'énergie du choc, et d'autre part, de ne pas constituer une pièce mobile qui serait susceptible de causer d'autres dégâts. De plus, quand le véhicule roule, le capot est maintenu en place par des serrures mais en cas de rupture de celles-ci, un crochet de sécurité localise au voisinage des serrures, retient le capot en position basse. Les forces aérodynamiques qui s'exercent alors sur le capot sont très importantes. Il est donc indispensable de renforcer la face avant technique dans sa région comprise entre le point d'accrochage du capot et les points de fixation 5 de la face avant technique sur le châssis du véhicule. Cette région, en forme de V renversé, est schématiquement délimitée sur la figure 1 par un trait interrompu 6. La figure 2 représente en vue de dessus la partie inférieure 7 d'une cavité d'un moule permettant la réalisation de la face avant technique de la figure 1 par mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le moule illustré comporte deux zones 8 correspondant aux logements 2 des optiques de phares du vehicule, une zone 9 correspondant à l'évidement central 3 de la face avant technique et une zone 10 correspondant au bossage 4 de la région d'accrochage du capot à la face avant technique du véhicule. On voit sur les figures 3 et 4 la forme en relief du moule. Sur les figures 5 et 6, on a représenté comment, conformément à l'invention, on a déposé une quantité prédéterminée d'une première matière thermoplastique chargée de fibres de verre dans la région du moule correspondant à la partie à renforcer de la face avant technique. Dans l'exemple illustré, le dépôt se fait par extrusion, la première matière thermoplastique étant du polypropylène chargé de fibres de verre. L'extrudat 11 est déposé par déplacement de la tête d'extrusion sur la partie inférieure 7 du moule, alors que ce dernier est ouvert. La seconde matière thermoplastique est constituée par du polypropylène seul. Selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention illustré à la figure 5, la seconde matière plastique est également apportee dans le moule ouvert par extrusion. L'extrudat 12 est déposé de part et d'autre de la zone 9 et à l'intérieur des évidements 8, en quantité suffisante pour remplir par fluage les parties du moule complémentaires à celles remplies par l'extrudat 11. Le fluage de la seconde matière thermoplastique s'effectue de manière à ne pas sensiblement déplacer l'extrudat ll de sa position initiale. Selon un second mode de mise en oeuvre illustré aux figures 6 et 7, la seconde matière thermoplastique 12 est injectée dans le moule après fermeture partielle de ce dernier. Comme indiqué par les flèches 13, la seconde matière thermoplastique 12 remplit le volume du moule compris entre sa partie inférieure 7 et sa partie supérieure 14. Dans ce mode de mise en oeuvre, on ferme complètement le moule comme illustré à la figure 8, après l'injection de la seconde matière thermoplastique, laquelle s'effectue à une pression et un débit tels que la seconde matière thermoplastique flue dans le moule tout en maintenant sensiblement en position la première matière thermoplastique déposée par extrusion. Conformément à l'invention, on détermine la pression et le débit d'injection de la seconde matière thermoplastique de manière à ne pas déplacer sensiblement l'extrudat de première matière thermoplastique 11. Cette détermination peut se faire empiriquement en réalisant plusieurs essais successifs. Après chaque essai, on observe la pièce obtenue et en cas de déplacement important de l'extrudat Il dans une direction donnée et à un endroit donné, on ajuste la pression et le débit d'injection de part et d'autre de cet endroit pour eliminer le déplacement. On réitère l'opération jusqu'à obtenir une pièce moulée dans laquelle la première matière thermoplastique s'étend sensiblement dans toute la région à renforcer de la pièce. La figure 9 représente un exemple de face avant technique dans laquelle la première matière thermoplastique est convenablement localisée. On voit en effet sur cette figure que le fluage de la seconde matière thermoplastique 12 s'est effectué de sorte que la première matière thermoplastique 11 demeure sensiblement dans la position où elle a été déposée. Il est bien entendu que les modes de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, on peut citer comme autres exemples de matières thermoplastiques utilisables pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention le polypropylène chargé de fibres longues comme première matière thermoplastique et le polypropylène chargé de fibres courtes comme seconde matière thermoplastique, ou encore un polyamide chargé de fibres longues et un polyamide seul. REVENDICATIONS 1 - Procedé pour réaliser une pièce en matière thermoplastique dans un moule, caractérisé par le fait qu'il comporte les étapes suivantes - depôt d'une quantité déterminée d'une première matière thermoplastique (11) aux endroits du moule correspondant à des parties prédéterminées de la pièce, - apport d'une seconde matière thermoplastique (12) aux alentours de la première matière thermoplastique (11), en quantité suffisante pour réaliser la totalité de la pièce, - ledit apport de la seconde matière thermoplastique (12) s'effectuant de manière à ce que cette dernière ne déplace pas sensiblement la première matière thermoplastique (il) des endroits du moule où elle a éte déposée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dépose dans le moule, aux endroits correspondant à des parties (6) de la pièce à renforcer mécaniquement, une quantité de matière thermoplastique (11) chargée de fibres de renfort ou une ou plusieurs couches de matière thermoplastique séparées par des nappes de renfort telles qu'un tissu ou du mat de fibres de renfort. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la matière thermoplastique chargée de fibres (11) est obtenue par coextrusion de fibres de renfort avec de la matière thermoplastique, l'extrudat étant déposé dans le moule de manière à ce que les fibres soient dirigées selon les lignes de sollicitation de la pièce à réaliser. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dépose dans le moule, aux endroits correspondant à des parties de la pièce qui doivent présenter une résistance thermique importante, une quantité de matière thermoplastique emprisonnée entre deux feuilles thermiquement isolantes ou réfléchissantes, par exemple des feuilles d' aluminium. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la seconde matière thermoplastique est simplement déposée dans le moule. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la seconde matière thermoplastique est apportee dans le moule par extrusion, en différents endroits du moule et en quantité appropriée de manière à ce que, lors de la fermeture du moule, la seconde matière thermoplastique (12) flue pour remplir le moule et vienne uniformément prendre appui latéralement contre la première matière thermoplastique (11) en la maintenant sensiblement dans sa position initiale. 7 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la seconde matière thermoplastique (12) est apportée dans le moule par dépôt de galettes préchauffées en différents endroits du moule. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la seconde matière thermoplastique (12) est apportée dans le moule par injection, des orifices d'injection étant répartis dans le moule aux alentours de l'endroit où l'on dépose la première matière thermoplastique (11), la seconde matière thermoplastique (12) étant injectée avec un débit et une quantité tels que la seconde matière thermoplastique (12) vienne uniformément prendre appui latéralement contre la première matière thermoplastique (11) pour limiter le déplacement de cette dernière.