Brevet FR2765139A1 — publié le 19981231

L'invention concerne un procédé pour réaliser une pièce comprenant deux matières plastiques différentes, l'une définissant le coeur et l'autre entourant en partie la matière de coeur, définissant la peau. Ce type de pièce est généralement désigné sous le terme "sandwich". L'invention concerne également une pièce, en particulier obtenue selon le procédé et son application à l'absorption de chocs. L'invention a plus particulièrement pour objet la réalisation de pièces telles qu'une partie de la matière de coeur vient en saillie en passant à travers la matière de peau. Dans le cas où la matière de cceur est rigide et confère à la pièce sa résistance mécanique et/ou une meilleure résistance aux chocs, tandis que la matière de peau est souple pour lui conférer un toucher plus agréable, la partie en saillie peut en particulier servir de moyen de fixation de la pièce. Le document DE-A-37 079 divulgue un procédé pour réaliser une telle pièce. Ce procédé comprend les étapes suivantes: a) utiliser un moule comprenant une cavité de moulage, laquelle comporte une cavité principale et au moins une cavité annexe communiquant avec la cavité principale à travers un passage obturable, b) obturer le passage, c) injecter la matière de peau dans la cavité principale, d) injecter la matière de coeur dans la cavité de moulage, e) ouvrir le passage et, en regard de cette ouverture, faire passer la matière de coeur à travers la matière de peau et le passage. Lorsqu'il sera fait référence dans la suite de la description à "la" cavité annexe, il ne faudra pas considérer qu'il s'agit d'une limitation, mais d'une simplification destinée à faciliter la compréhension. En d'autres termes, ce qui est décrit pour la cavité annexe peut s'appliquer à au moins l'une des cavités annexes lorsque le moule comporte plusieurs cavités annexes. Le procédé décrit dans DE-A-37 11 079 n'est toutefois pas complètement satisfaisant. En effet, il engendre la présence de matière de peau au fond des cavités annexes. La pièce finie risque alors de ne pas être satisfaisante sur le plan mécanique, esthétique et dimensionnel. De plus, il peut s'avérer nécessaire de retirer la matière de peau indésirable. En outre, on constate que dans la mesure où la matière de coeur comprend un agent gonflant, tel qu'il est généralement pratiqué pour éviter les retassures, la pièce finie risque de présenter au moins un défaut de stabilité dimensionnelle. En d'autres termes, au cours du vieillissement, en particulier si elle est exposée à une température un peu élevée (supérieure ou égale à 50"C), les caractéristiques dimensionnelles de la pièce risquent d'être affectées. La demanderesse a alors cherché à résoudre ces problèmes ou du moins à y pallier. La solution proposée consiste en ce que l'on réalise l'étape e) avant remplissage complet de la cavité principale. Ainsi, la matière de peau et surtout la matière de coeur n'ont pas encore commencé leur solidification lorsque la matière de codeur traverse la matière de peau. En d'autres termes, selon l'invention la matière de coeur va percer la matière de peau et non créer une rupture mécanique de la matière de peau tel que préconisé par DE-A-37 Il 079. Par conséquent, le procédé de l'invention doit permettre de n'avoir qu'une faible pénétration de la matière de coeur dans la cavité annexe. Avantageusement, pour éviter les défauts précités et faire en sorte que les matières de peau et de coeur soient encore moins rigidifiées lorsque la matière de coeur pénètre dans la cavité annexe, l'invention propose que l'injection de la matière plastique de coeur soit ininterrompue du début de son injection jusqu'au remplissage complet de la cavité de moulage. Une caractéristique avantageuse de l'invention consiste en outre en ce que: - lors de l'étape d), on injecte la matière de coeur dans la cavité principale, à l'intérieur de la matière de peau et on détecte la présence de matière de coeur en regard du passage, - consécutivement à la détection de la présence de la matière de cceur, on ouvre le passage tout en poursuivant l'injection de matière de coeur. La détection de la présence de la matière de coeur en regard du passage vers la cavité annexe pourra être réalisée, soit à l'aide d'un capteur, soit à partir de la quantité de matière injectée, soit à partir du temps de cycle en connaissant les temps et les vitesses d'injection, soit à l'aide de toute méthode analogue. L'ouverture du passage consécutivement à la détection de la présence de la matière de coeur signifie qu'elle a lieu postérieurement et en conséquence. L'ouverture du passage pourra être différée par rapport à la détection de la présence de la matière de coeur. La matière de coeur traversant le passage pourra passer de la cavité principale vers la cavité annexe ou inversement en fonction de la position des points d'injection et des pressions d'injection en chacun de ces points. La détection de la présence de la matière de coeur en regard du passage pourra être obtenue en détectant le passage du front de matière de cceur. Une autre caractéristique avantageuse de l'invention consiste en ce que: - lors de l'étape d), on injecte la matière de cceur dans la cavité annexe, - après ouverture du passage, on poursuit l'injection de la matière de coeur dans la cavité annexe, la matière de coeur ainsi injectée traversant alors le passage et pénétrant dans la cavité principale, à l'intérieur de la matière de peau. Ici, la matière de coeur passe de la cavité annexe vers la cavité principale. Compte-tenu de la direction du flux de matière, la partie saillante de la pièce finie correspondant à la cavité annexe ne risque pas d'être "polluée" par la matière de peau. Cette caractéristique peut être combinée à la précédente, la matière de cceur injectée dans la cavité annexe va alors s'insérer à l'intérieur de la matière de coeur injectée dans la cavité principale et fusionner avec elle. Selon encore une autre caractéristique avantageuse, l'invention propose que: - on ménage dans le moule une pluralité de (groupes de) cavités annexes communiquant avec la cavité principale à travers une pluralité de passages obturables, - on détecte la présence de matière de coeur, dans la cavité principale, successivement en regard des groupes de passages, - on commande individuellement l'ouverture de chaque groupe de passage(s) en fonction de la détection de la présence de matière de coeur. On réalise ainsi une ouverture séquentielle des passages. L'ouverture des passages s'échelonne au fur et à mesure du déplacement de la matière de cceur dans la cavité principale. L'invention concerne en outre une pièce. Le document DE-A-37 11 079 décrit certes une pièce comprenant deux matières plastiques différentes, l'une définissant le cceur et l'autre entourant en partie la matière de coeur définissant la peau. Toutefois, en l'absence d'agent gonflant dans la matière de coeur, cette pièce présente des retassures. D'autre part, il est connu d'utiliser un agent expansant ou gonflant pour éviter ces retassures. On peut citer en tant qu'agent expansant le bicarbonate de soude, l'acide citrique ou le diazocarbonamide incorporé à moins de 2% dans la matière plastique. Toutefois, les pièces obtenues par le procédé divulgué dans DE-A-37 11 079 en utilisant un agent gonflant présentent des caractéristiques mécaniques non homogènes. Pour que toutes les pièces aient une résistance à la traction suffisante, il est alors nécessaire de prévoir des pièces de taille relativement conséquente rapportée aux efforts auxquels on souhaite les soumettre. En outre, la tenue (notamment dimensionnelle) dans le temps n'est pas satisfaisante. Une solution satisfaisante consiste en ce que la pièce présente des microcavités d'une taille régulière inférieure à environ une centaine de microns, et croissant de moins de 25% après un passage en étuve d'une semaine à environ 55"C. Ces valeurs sont données avec une marge de 10%. Pour des raisons de simplicité, la taille des microcavités est ici définie suivant une seule direction. On pourrait définir des résultats analogues en dimensions surfaciques ou volumiques. Pour cela, on prendra le carré ou le cube des variations précisées ci-dessus. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la pièce comprend en saillie une pluralité d'éléments de forme tubulaire formés essentiellement de matière de cceur. Cette solution est particulièrement intéressante. En effet, la réalisation d'éléments en saillie de forme tubulaire peut être obtenue à l'aide d'un moule relativement simple. De plus, la conformation en une pluralité d'éléments tubulaires favorise la répartition des contraintes sur la pièce lorsqu'on la sollicite du côté opposé, tout en évitant les points durs. Une telle pièce sera alors relativement déformable. Cette pièce pourra donc être en particulier utilisée pour l'absorption de chocs. L'invention va apparaître encore plus clairement dans la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre en coupe un moule lors d'une première étape d'un procédé conforme à l'invention, - la figure 2 illustre en coupe le moule de la figure 1 lors d'une deuxième étape du procédé, - la figure 3 illustre en coupe le moule de la figure 1 lors d'une troisième étape du procédé, - la figure 4 illustre en coupe le moule de la figure 1 lors d'une quatrième étape du procédé, - la figure 5 illustre en coupe un moule, lors d'une première étape d'une variante de procédé également conforme à l'invention, - la figure 6 illustre en coupe le moule de la figure 5, lors d'une deuxième étape de la variante de procédé, - la figure 7 illustre en coupe le moule de la figure 5, lors d'une troisième étape de la variante de procédé, - la figure 8 illustre en plan une partie d'une pièce obtenue selon un procédé conforme à l'invention, - la figure 9 illustre en coupe un moule lors d'une première étape d'une variante de procédé destiné à la réalisation de la pièce de la figure 8, - la figure 10 illustre en coupe le moule de la figure 9 lors d'une deuxième étape du procédé destiné à la réalisation de la pièce de la figure 8, - la figure 11 est une vue en coupe selon la ligne XI-xI de la figure 10, - la figure 12 illustre à échelle agrandie la zone repérée XII à la figure 10 d'une pièce finie, - la figure 13 est une vue à échelle encore agrandie de la zone repérée XIII sur la figure 12. Sur les figures 1 à 4, on voit illustré un moule 1 comprenant une matrice la et un poinçon lb. Le poinçon lb et la matrice la réservent entre eux une cavité de moulage 2. Cette cavité de moulage 2 comprend une cavité principale 4 et des cavités annexes 6a, 6b, 6c de volume variable communiquant avec la cavité principale 4 par des passages 7a, 7b, 7c. Un dispositif d'amenée de matière destiné à injecter de la matière dans la cavité principale par l'intermédiaire d'un canal d'injection 28 est lié à cette matrice. Outre le canal d'injection 28, le dispositif d'amenée comprend une trémie 16 contenant une première matière plastique 12 dite matière de peau et une deuxième trémie 18 contenant une deuxième matière plastique 14 dite matière de coeur. Il comporte également deux canaux d'amenée 20, 22 reliant de manière fluide chacune des trémies 16, 18 au canal d'injection 28 et deux clapets mobiles 24, 26 disposés sur chacun des canaux d'amenée 20, 22 pour permettre ou interdire l'introduction de chacune des matières dans le canal d'injection. En toute rigueur, le canal d'injection 28 devrait être beaucoup plus court et être intégré avec les clapets 24, 26 dans un ensemble dénommé buse et disposé dans la matrice la, à proximité de la cavité de moulage 2. Cette représentation schématique est simplement destinée à faciliter l'illustration. Des cales mobiles 8a, 8b, 8c sont pilotées individuellement par des pistons 10a, 10b, 10c pour coulisser dans le poinçon la entre une position reculée et une position avancée. Lorsque qu'une cale mobile 8a, 8b, 8c est dans la position reculée, la cavité annexe correspondante 6a, 6b, 6c présente un volume maximal. Lorsque qu'une cale mobile 8a, 8b, 8c est dans la position avancée, elle obstrue la cavité annexe correspondante jusqu'à réduire son volume à néant et obturer le passage correspondant 7a, 7b, 7c. A la figure 1, les cales mobiles 8a, 8b, 8c sont en position avancée. On injecte la matière de peau 12 dans la cavité principale 4. Puis, lorsque la quantité désirée de matière de peau a été injectée, tel qu'illustré à la figure 2, on injecte la matière de coeur 14. Celle-ci pénètre à l'intérieur de la matière de peau 12, là où elle est le plus fluide. L'injection de la matière de coeur 14 à l'intérieur de la matière de peau 12 pousse le front 13 de matière de peau, laquelle se répartit à l'intérieur de la cavité principale. Lorsque la quantité de matière de cceur 15 injectée est suffisante pour qu'elle soit présente en regard de l'une 8a des cales, c'est-à-dire lorsque le front matière 15 a dépassé l'une 8a des cales, cette cale 8a est reculée. Un léger délai peut éventuellement être ménagé entre le passage du front de matière de coeur et le recul de la cale, si l'on souhaite laisser refroidir quelque peu la zone de la matière de peau 12 qui est en regard de la cale 8a. Tel qu'illustré à la figure 3, le recul de la cale 8a, engendre la cavité annexe 6a dans laquelle pénètre la matière de coeur. L'alimentation en matière de peau 14 étant très inférieure tant en vitesse qu'en pression d'injection à celle de coeur, elle ne peut pas se répandre de manière fluide dans cette cavité annexe 6a et est transpercée par la matière de coeur 12 qui est toujours injectée sous pression. La matière de coeur 12 pénètre par le passage 7a dans la cavité annexe 6a et la remplit. La matière de peau 12 n'étant pas encore solidifiée, celle-ci est transpercée et non rompue. Ainsi, ce percement crée un trou lia dont les bords viennent se recourber vers la cavité annexe 6a. En renouvelant l'opération de la même manière on remplit les cavités annexes 6b et 6c. Puis, tel qu'illustré à la figure 4, on poursuit l'injection de matière de coeur jusqu'au remplissage complet de la cavité de moulage principale 4. Aux figures 5 à 7, les repères des éléments correspondant à ceux des figures 1 à 4 ont été augmentés de 100. Les différences essentielles concernent l'injection de la matière de coeur 112. Celle-ci est injectée dans les cavités annexes 106a, 106b, 106c par l'intermédiaire de canaux d'amenée 122a, 122b, 122c à partir de la trémie 114. Un clapet 126a, 126b, 126c est disposé sur chaque canal d'amenée 122a, 122b, 122c, à proximité de chacune des cavités annexes 106a, 106b, 106c pour y autoriser ou y interdire l'injection de la matière de coeur 114. Les cales 8a, 8b, 8c ont été remplacées par des barrières coulissantes 108a, 108b, 108c pour permettre l'injection de matière de coeur dans chacune des cavités annexes 106a, 106b, 106c alors que le passage correspondant 107a, 107b, 107c entre ces cavités annexes et la cavité principale 104 est obturé. Le moule 101 comprend en outre ici des capteurs thermiques 108a, 130a, 130b, 130c destinés à déterminer la présence de matière plastique. Ces capteurs ont été représentés sous les barrières 108a, 108b, 108c pour faciliter l'illustration, en pratique ils seront avantageusement disposés à côté. A la figure 5, tous les passages 107a, 107b, 107c sont obturés par les barrières 108a, 108b, 108c. Les clapets 124 et 126a sont ouverts pour permettre l'injection de la matière de peau 112 dans la cavité principale 104 et de la matière de coeur 114 dans la cavité annexe 106a. Lorsque l'on détecte par l'intermédiaire du capteur 130a que la quantité désirée de matière de peau 112 a été injectée, on ferme le clapet 124 et on ouvre la barrière 108a, tel qu'illustré à la figure 2. La matière de coeur 114 passe à travers le passage 107a et pénètre à l'intérieur de la matière de peau 112. La matière de coeur étant injectée depuis la cavité annexe 106a, cette dernière est parfaitement "propre", c'est-à-dire qu'elle ne comprend pas de matière de peau non désirée. Pour remplir la cavité annexe 106b, on ouvre le clapet 126b, puis lorsque le passage du front de matière de peau 115 est détecté en regard du passage 107b par le capteur 130b, on ouvre la barrière 108b et la matière de coeur issue de la cavité annexe 106b pénètre à l'intérieur de la matière de peau 112 et de la matière de coeur qui était déjà présente dans la cavité 104 et qui y a été introduite via la cavité annexe 106a. Le clapet 126a peut alors être fermé pour interrompre l'injection de matière de coeur 114 via la cavité annexe 106a. En pratiquant de la même manière pour la cavité annexe 106c, on remplit toutes les cavités annexes de matière de coeur et on met ces cavités annexes en relation avec la cavité principale 104, la matière de coeur issue de chacune des cavités annexes fusionnant avec la matière de coeur issue des autres cavités annexes pour former le coeur de la cavité principale 104. On termine la réalisation de la pièce finie en poursuivant l'injection de matière de coeur par l'intermédiaire de la cavité annexe 106c, jusqu'au remplissage complet de la cavité de moulage 102. La figure 8 illustre une pièce finie 232 comprenant une zone de rembourrage 234 destinée à réaliser une absorption d'énergie au cas où la pièce subirait un choc. Cette zone de rembourrage 234 est constituée d'une nappe d'éléments de forme tubulaire et ici de section hexagonale (ils pourraient avoir une section circulaire) venant en saillie. Ces éléments sont disposés en fonction des zones d'impact possibles pour la pièce. Les figures 9 et 10 illustrent une réalisation pour laquelle les éléments en saillie sont alignés. Les figures 9 à 11 illustrent un moule 201 comprenant un poinçon 201 a, une matrice comportant une platine 201b et une plaque 201c et un coulisseau 201d. Le coulisseau 201d comprend trois cales tubulaires 208a, 208b, 208c de sections hexagonales reliées entres elles par un support 209. Ce moule présente intérieurement une cavité de moulage 202 comprenant une cavité principale 204 et des cavités annexes 206a, 206b, 206c communiquant avec la cavité principale 204 par des passages 207a, 207b, 207c. Le procédé d'obtention de la pièce finie 232 est analogue à celui qui a été décrit en relation avec les figures 1 à 4. La différence essentielle consiste dans le fait que pour simplifier l'outillage, plusieurs cales ont été reliées entre elle pour former un coulisseau 201d. Ainsi, on attendra que la matière de coeur 214 soit en regard de toutes les cales 208a, 208b, 208c pour les reculer en agissant sur le coulisseau 201d. Cette solution est en particulier intéressante dans le cas où la zone de rembourrage 234 représente une partie très limitée de la pièce de telle sorte que la température et donc la fluidité de chacune des matières soit sensiblement égale dans toute la zone concernée. Elle est également particulièrement adaptée au cas où comme ici les cavités annexes sont disposées suivant une ligne telle qu'elle est sensiblement parallèle au front de matière de coeur. Les figures 12 et 13 illustrent,après démoulage, la présence de microcavités 238 dues à l'expansion de la matière de cceur 214 lorsque celle-ci comprend un agent gonflant. Ces microcavités présentent une taille 1 de l'ordre de quelques dizaines de microns à une centaine de microns. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Ainsi, la matrice pourrait tenir le rôle du poinçon et inversement. D'autre part, les matières de peau et de coeur pourraient être injectées sur la même partie du moule (poinçon ou matrice) ou sur des parties différentes. Diverses variantes concernant les séquences d'injection pourraient également être prévues, en s'inspirant notamment de l'enseignement apporté par les documents FR-A-2 115487 ou FR-A-2 115488. En particulier, on pourrait poursuivre l'injection de matière de peau pendant l'injection de matière de coeur, notamment en ne fermant pas le clapet 124 pour la variante présentée aux figures 5 à 7. On pourrait en outre, sur la variante présentée aux figures 5 à 7, apporter des modifications connues dans le domaine de l'injection séquentielle monomatière. En particulier, on pourrait ne pas refermer les clapets 126a, 126b après avoir ouvert les clapets suivants. On pourrait, par ailleurs, réaliser d'autres types de pièces que ceux illustrés, tels par exemple que des porte-agrafe intégrés à la pièce afin de la fixer sur un support. Revendications 1. Procédé pour réaliser une pièce comprenant deux matières plastiques différentes (12, 14 ; 112, 114; 212, 214), l'une définissant le coeur et l'autre entourant en partie la matière de coeur définissant la peau, dans lequel procédé on réalise les opérations suivantes: a) utiliser un moule (1,101, 201) comprenant une cavité de moulage (2, 102, 202) laquelle comporte une cavité principale (4, 104, 204) et au moins une cavité annexe (6a, 6b, 6c; 106a, 106b, 106c ; 206a, 206b, 206c) communiquant avec la cavité principale à travers un passage obturable (7a, 7b, 7c ; 107a, 107b, 107c ; 207a, 207b, 207c), b) obturer le passage, c) injecter la matière de peau (12, 112, 212) dans la cavité principale, d) injecter la matière de coeur (14, 114, 214) dans la cavité de moulage, e) ouvrir le passage et faire passer la matière de cceur à travers la matière de peau et le passage; caractérisé en ce que l'on réalise l'étape e) avant remplissage complet de la cavité principale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - lors de l'étape d), on injecte la matière de coeur dans la cavité principale, à l'intérieur de la matière de peau et on détecte la présence de matière de coeur en regard du passage vers la cavité annexe, - consécutivement à la détection de la présence de la matière de coeur, on ouvre le passage tout en poursuivant l'injection de matière de coeur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que: - lors de l'étape d), on injecte la matière de coeur dans la cavité annexe, - après ouverture du passage, on poursuit l'injection de la matière de coeur dans la cavité annexe, la matière de coeur ainsi injectée traversant alors le passage et pénétrant dans la cavité principale, à l'intérieur de la matière de peau. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'injection de la matière plastique de coeur est ininterrompue du début de son injection jusqu'au remplissage complet de la cavité de moulage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que: - on ménage dans le moule une pluralité de (groupes de) cavités annexes (6a, 6b, 6c ; 106a, 106b, 106c) communiquant avec la cavité principale (4,104) à travers une pluralité de passages obturables (7a, 7b, 7c ; 107a, 107b, 107c), - on détecte la présence de matière de coeur, dans la cavité principale, successivement en regard des groupes de passages, - on commande individuellement l'ouverture de chaque groupe de passage(s) en fonction de la détection de la présence de matière de coeur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on confère à certaines au moins des cavités annexes (207a, 207b, 207c) une forme tubulaire. 7. Pièce en particulier obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux matières plastiques différentes, l'une comportant un agent expansant définissant le coeur et l'autre entourant en partie la matière de codeur définissant la peau, ladite pièce présente des microcavités d'une taille inférieure à environ une centaine de microns et telles qu'elles croissent de moins de 25% après un passage en étuve d'une semaine à 55"C environ. 8. Pièce selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend en saillie une pluralité d'éléments disposés en nappe. 9. Pièce selon la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments en saillie sont de forme tubulaire et sont essentiellement formés de matière de coeur. 10. Application de la pièce selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 à l'absorption de chocs.