Brevet FR2728191A1 — publié le 19960621

La présente invention concerne la fabrication de pièces en matière plastique par moulage par injection, et plus particulièrement, mais non exclusivement, la réalisation de pièces en matière plastique ayant une fonction esthétique, telles que des enjoliveurs pour roues de véhicule automobile, devant présenter au moins une face apparente d'aspect parfaitement reproductible et sans défauts. La fabrication d'une pièce en matière plastique est subordonnée à une contrainte d'ordre économique, à savoir l'emploi d'une quantité de matière plastique aussi faible que possible, d'où une tendance à amincir au maximum les parois de la pièce, et à une contrainte d'ordre mécanique, lesdites parois devant présenter au moins l'épaisseur minimale conférant à la pièce la rigidité requise par l'application à laquelle elle est destinés. Un moyen pour concilier ces contraintes antagonistes consiste à former sur la pièce des nervures de raidissement. Pour une pièce telle qu'un enjoliveur pour roue de véhicule automobile, s'ajoute une contrainte d'ordre esthétique qui rend plus difficile encore la réalisation de la pièce.Afin de disposer d'une plus grande liberté dans le choix d'une forme d'enjoliveur à la fois économique, suffisamment rigide, et esthétique, la matière plastique habituellement utilisée est un polymère chargé, par exemple un polyamide comprenant une charge minérale, choisi pour ses propriétés de résistance mécanique, mais qui en contrepartie est plus coûteux qu'un polymère ordinaire, non chargé. Il est avantageux par ailleurs que les nervures de raidissement soient creuses, pour d'une part réduire le poids de la pièce et son coût, et d'autre part éviter, par l'envoi d'un fluide sous pression à l'intérieur des nervures, la formation de retassures lors du refroidissement. On a proposé, dans le brevet européen EPO 393 315, un procédé de fabrication de pièces en matière plastique par moulage par injection, dans lequel on injecte dans une cavité de moule la matière plastique fondue à partir d'une région centrale de la cavité puis, après commencement de la solidification de la matière plastique en surface, au contact de la paroi du moule, on envoie depuis une région centrale de la cavité de l'air comprimé pour expulser, hors du coeur des nervures de raidissement, la matière plastique encore en fusion.On réalise par ce procédé des pièces en forme de plaque rectangulaire (respectivement ronde ou ovale), avec des nervures de raidissement creuses parallèles (respectivement radiales). n est important dans ce procédé de remplir entièrement et de façon homogène la cavité de moule avec la matière plastique avant l'envoi de l'air comprimé, si l'on veut obtenir un aspect de surface reproductible, sans défauts, et une résistance mécanique satisfaisante. On y parvient grâce à des cavités secondaires, équipées d'obturateurs, qui communiquent par des canaux de carottes avec la cavité de moule servant à former la pièce, et reçoivent la matière plastique en fusion expulsée hors du coeur des nervures de raidissement.Un inconvénient de ce procédé de l'art antérieur est de nécessiter un recyclage de la matière plastique reçue dans ces cavités secondaires, séparée du reste de la pièce lors du démoulage. La présente invention a pour objet un nouveau procédé de fabrication d'une pièce en matière plastique par moulage par injection, qui remédie aux inconvénients des procédés de l'art antérieur, notamment qui permette d'obtenir de façon aisée et parfaitement reproductible un remplissage particulièrement homogène de la cavité de moule, sans qu'il soit nécessaire, comme dans le procédé connu cité plus haut, de prévoir des cavités secondaires. L'invention y parvient par le fait que, la cavité de moule présentant sur sa surface des sillons pour la formation de nervures de raidissement sur la pièce, ces sillons s'étendent, de façon caractéristique, depuis la région centrale de la cavité de moule par laquelle l'injection de matière plastique est réalisée vers sa périphérie suivant des trajets courbes déterminés de manière à obtenir, lors de l'injection de matière plastique dans la cavité de moule, une avancée du front d'écoulement de la matière plastique fondue aboutissant à un remplissage homogène de la cavité de moule. Ainsi, il devient possible, grâce à l'invention, par le seul choix du trajet des sillons utilisés pour former les nervures de raidissement, d'obtenir de façon reproductible une parfaite homogénéité du remplissage de la cavité de moule. Cette qualité de remplissage conduit à une pièce d'aspect extérieur et de rigidité améliorés, et permet de remplacer les polymères chargés traditionnellement utilisés par des polymères non chargés, de moindre coût, par exemple un polyamide ou du polypropylène. L'invention s'applique également à la réalisation de pièces en matière plastique lorsque, après commencement de la solidification de la matière plastique en surface au contact de la paroi du moule, on envoie depuis une région centrale de la cavité de moule un fluide sous pression (avantageusement de l'azote comprimé) pour expulser, hors du coeur des nervures de raidissement, la matière plastique encore en fusion.Dans ce cas, conformément à une caractéristique très avantageuse de l'invention, on injecte la matière plastique de manière à remplir partiellement la cavité de moule et ménager au moins un espace libre en un emplacement prédéterminé de la cavité de moule, cette dernière étant en outre conformée de sorte que, lors dudit envoi de fluide sous pression, la matière encore en fusion contenue au coeur des nervures de raidissement est expulsée dans ledit espace libre pour le combler. Cette matière expulsée fait partie intégrante de la pièce après refroidissement et démoulage de celle-ci, et l'on évite le recyclage de matière rencontré dans les procédés de l'art antérieur utilisant des cavités secondaires, comme expliqué plus haut. Le procédé selon l'invention est avantageusement destiné à la réalisation d'un enjoliveur pour roue de véhicule automobile, présentant une forme générale symétrique par rapport à un axe central. Dans ce cas, lesdits sillons sont de préférence au nombre de quatre, équirépartis angulairement autour dudit axe central et suivent chacun un trajet en forme d'arc d'ellipse de grand axe orienté radialement. On ménage dans la cavité de moule, à sa périphérie, des logements respectivement associés aux nervures de raidissement. Chaque logement est destiné à recevoir la matière encore en fusion expulsée de la nervure correspondante lors de l'injection du fluide sous pression pour former, après démoulage de la pièce, un organe de fixation ou un support à un organe de fixation.Avantageusement, l'envoi dudit fluide sous pression s'effectue au moyen d'une même buse que l'injection de matière plastique. L'invention a ainsi pour objet une pièce en matière plastique venue de moulage par injection, comportant sur une face des nervures de raidissement s'étendant chacune depuis une région centrale de la pièce, par laquelle s'effectue l'injection de matière plastique, vers sa périphérie et, de façon caractéristique, suivant un trajet courbe, à la différence des trajets rectilignes ou circulaires (vu en projection dans un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie de la pièce) des nervures de raidissement des pièces connues, qui ne permettent pas d'obtenir à eux seuls un remplissage homogène de la cavité de moule. De préférence, chaque nervure de raidissement est creuse et débouche à une extrémité sur une partie massive de la pièce, avantageusement conformée pour servir d'organe de fixation ou de support à un organe de fixation. Dans le cas où la pièce en matière plastique est globalement circulaire et destinée à être utilisée en tant qu'enjoliveur pour roue de véhicule automobile, elle comporte avantageusement quatre nervures de raidissement creuses, s'étendant chacune selon un arc d'ellipse de grand axe orienté radialement, et débouchant chacune à l'extrémité radialement la plus externe sur une partie massive servant d'organe de fixation ou de support à un organe de fixation et venue de moulage avec la pièce. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une perspective d'un enjoliveur pour roue de véhicule automobile, conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe partielle de l'enjoliveur représenté sur la figure 1, suivant le trait de coupe II-II de cette figure, - la figure 3 est une coupe partielle de l'enjoliveur représenté sur la figure 1, suivant le trait de coupe lII-E de cette figure, et - la figure 4 est une vue frontale, schématique, de l'enjoliveur représenté sur la figure 1, suivant la direction de la flèche IV. L'enjoliveur 1 pour roue de véhicule automobile, représenté sur les figures, est symétrique par rapport à un axe X (perpendiculaire au plan de la figure 4) et comporte une paroi centrale 2 en forme de calotte sphérique, symétrique de révolution autour de l'axe X, prolongée à sa périphérie par un bord annulaire 3, également symétrique de révolution autour de l'axe X, et s'étendant perpendiculairement à cet axe. L'enjoliveur 1 présente, sur une face 4, non apparente après montage de l'enjoliveur sur la roue, des nervures de raidissement 5 s'étendant continûment depuis une région centrale 6, par laquelle l'injection de matière plastique a été effectuée, en direction du bord annulaire 3, jusqu'à des pattes respectives 7 formant saillie sur le bord annulaire 3, du côté de la face 4. Dans l'exemple décrit, la calotte sphérique 2 présente un rayon de courbure égal à 1 500 mm, le bord annulaire 3 un diamètre externe égal à 310 mm, les nervures 5 sont au nombre de quatre, équiréparties angulairement autour de l'axe X, et s'étendent chacune suivant un trajet courbe (tel que représenté en projection dans un plan perpendiculaire à l'axe X sur la figure 4) qui sera précisé dans la suite. Chaque patte 7 présente comme représenté sur la figure 3 une encoche 8 ouverte en direction de l'axe X, pour le montage d'un fil métallique destiné à l'accrochage, de façon connue en soi, de l'enjoliveur 1 sur une roue. Chaque nervure 5 présente une section transversale demi-circulaire comme représenté sur la figure 2, de rayon externe égal à l'épaisseur de la paroi la supportant (constituant la calotte sphérique 2).Ce rayon vaut 3 mm dans l'exemple décrit Un canal 9 est formé à l'intérieur de chaque nervure 5, et provient de l'expulsion, par soufflage, de la matière encore en fusion contenue au coeur de la nervure après refroidissement de la pièce en surface. L'enjoliveur 1 est fabriqué par moulage par injection de matière plastique dans une cavité de moule. Des sillons sont ménagés sur la surface délimitant cette cavité pour la formation des nervures de raidissement 5. L'injection s'effectue, de façon connue en soi, au moyen d'une buse depuis une région centrale de la cavité, coincidant avec la partie centrale 6 de l'enjoliveur 1 lorsque celui-ci est à l'intérieur de la cavité de moule. Cette dernière présente à sa périphérie des logements destinés à la réalisation des pattes 7. De manière générale, la facilité d'écoulement de la matière plastique fondue dans la cavité de moule augmente avec la section de passage ouverte à l'écoulement. L'avancée du front d'écoulement de la matière plastique dans la cavité de moule, depuis la région centrale de la cavité, en direction de la périphérie de cette dernière, s'effectue ainsi de façon privilégiée suivant les sillons destinés à la formation des nervures de raidissement ; grâce au choix, dans l'invention, d'un trajet particulier des sillons dans la cavité de moule (ce trajet pouvant être optimisé le cas échéant à l'aide de simulations par ordinateur de l'avancée du front d'écoulement dans la cavité de moule), on aboutit à un remplissage homogène de la cavité de moule.Le trajet en forme d'arc d'ellipse E de grand axe A orienté radialement, tel que représenté en projection sur la figure 4, a été déterminé en fonction de la géométrie globalement circulaire de l'enjoliveur représenté sur les figures pour remplir la cavité de moule en dernier par les logements destinés à la réalisation des pattes 7. On notera que les arcs d'ellipse E sont orientés radialement en leur extrémité 11 de raccordement sur la partie centrale 6, et se raccordent en formant un coude 12 à angle droit aux logements destinés à la réalisation des pattes 7. Avantageusement, l'injection de matière plastique est interrompue avant que ces logements correspondant aux pattes 7 soient entièrement remplis, et une injection d'un fluide sous pression (de préférence de l'azote comprimé) est effectuée après avoir laissé la pièce se refroidir en surface.Cet envoi d'azote comprimé est réalisé depuis le centre de la cavité de moule, de préférence à l'aide de la même buse que celle servant à l'injection de la matière plastique. L'azote comprimé expulse la matière encore en fusion contenue au coeur des nervures de raidissement vers les logements précités, pour compléter le remplissage de ces derniers. Ainsi, le moulage par injection de l'intégralité de la pièce s'effectue sans qu'il soit nécessaire de prévoir des cavités secondaires de moule accompagnées d'obturateurs, comme cela a été décrit dans le brevet européen EPO 393 315. L'injection d'un fluide sous pression dans les nervures de raidissement permet en outre d'éviter les retassures en surface, donc d'obtenir un aspect extérieur reproductible et sans défauts de la face apparente 10 de la pièce, opposée à la face 4. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit, et s'applique à la réalisation de pièces autres qu'un enjoliveur pour roue de véhicule automobile, par exemple d'autres pièces en forme de plaques globalement rondes, ovales ou rectangulaires, galbées ou non, et avec ou sans partie massive en périphérie. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour le moulage par injection d'une pièce (1) en matière plastique, telle qu'un enjoliveur pour roue de véhicule automobile, dans lequel on injecte dans une cavité de moule de la matière plastique fondue à partir d'une région centrale de la cavité, cette dernière présentant sur sa surface des sillons pour la formation sur la pièce de nervures de raidissement (5), caractérisé en ce que lesdits sillons s'étendent depuis ladite région centrale de la cavité vers sa périphérie suivant des trajets courbes déterminés de manière à obtenir, lors de l'injection de matière plastique dans la cavité de moule, une avancée du front d'écoulement de la matière plastique aboutissant à un remplissage homogène de la cavité de moule. 2/ Procédé selon la revendication 1, dans lequel, après commencement de la solidification superficielle de la matière plastique au contact de la paroi du moule, on envoie depuis une région centrale de la cavité un fluide sous pression, de préférence de l'azote comprimé, pour expulser hors du coeur des nervures de raidissement (5) de la matière plastique encore en fusion, caractérisé en ce que l'on injecte la matière plastique de manière à remplir partiellement la cavité de moule et ménager dans celle-ci au moins un espace libre en un emplacement prédéterminé, et en ce que la cavité de moule est conformée de manière à ce que lors de ladite injection de fluide sous pression, la matière plastique encore en fusion contenue au coeur des nervures de raidissement est expulsée dans ledit espace libre pour le combler et faire partie intégrante de la pièce après refroidissement et démoulage de celle-ci. 3/ Procédé selon la revendication 2, la pièce en matière plastique étant un enjoliveur (1) pour roue de véhicule automobile, caractérisé en ce que lesdits sillons sont au nombre de quatre, équirépartis angulairement autour d'un axe de symétrie (X), suivent chacun un trajet en forme d'arc d'ellipse (E) de grand axe (A) orienté radialement, et en ce que l'on ménage dans la cavité de moule, à sa périphérie, des logements respectivement associés aux nervures de raidissement et destinés à recevoir la matière encore en fusion expulsée de ces dernières par le fluide sous pression, pour former, sur la pièce, des organes de fixation ou des supports (7) à un organe de fixation. 4/ Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'injection dudit fluide sous pression s'effectue au moyen de la méme buse que l'injection de la matière plastique. 5/ Pièce (1) en matière plastique venue de moulage par injection, comportant sur une face des nervures de raidissement (5) s'étendant depuis une région centrale (6) de la pièce par laquelle s'effectue l'injection de matière plastique vers sa périphérie (3), caractérisée en ce que lesdites nervures de raidissement s'étendent chacune suivant un trajet courbe. 6/ Pièce selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdites nervures (5) sont creuses. 7/ Pièce selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque nervure (5) débouche à son extrémité radialement la plus extérieure sur une partie (7) conformée pour servir d'organe de fixation ou de support à un organe de fixation. 8/ Pièce selon l'une des revendications 5 à 7, destinée à etre utilisée en tant qu'enjoliveur pour roue de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle comporte quatre nervures de raidissement (5) creuses, équiréparties angulairement autour d'un axe de symétrie (X), s'étendant chacune selon un arc d'ellipse (E) de grand axe (A) dirigé radialement, depuis ladite région centrale (6) par laquelle l'injection est réalisée jusqu'à une patte (7) venue de moulage avec la pièce, formant saillie sur la face (4) de la pièce supportant lesdites nervures (5) et servant d'organe de fixation ou de support à un organe de fixation.