Brevet FR2784050A1 — publié le 20000407

] L'invention a pour objet un procédé pour réaliser une pièce finie comprenant un élément structurel recouvert d'une peau souple en matière plastique, telle en particulier qu'une matière thermoplastique ou thermodurcissable, présentant une forme déterminée, ainsi que la pièce finie. La pièce obtenue par le procédé de l'invention trouve tout particulièrement son application dans le domaine automobile et peut constituer tout ou partie d'une planche de bord, de panneaux de porte, de montants ou autres éléments "d'ébénisterie"' du véhicule. On connait déjà des procédés comprenant les étapes suivantes: a) apporter de la matière plastique dans une cavité de moulage, b) démouler la peau ainsi obtenue, c) lier la peau à l'élément structurel. L'apport de matière plastique peut en particulier consister en une injection. Mais, les formes de pièce qu'il est possible d'obtenir par la mise en ceuvre de ces procédés sont limitées. La figure 1 illustre l'étape a) d'un tel procédé. La figure 1 représente un moule 2 comprenant principalement deux parties constituées par un poinçon 4 et une matrice 6. Le poinçon 4 et la matrice 6 sont mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte et une position fermée. En position fermée, ils viennent au contact l'un de l'autre suivant un plan de joint principal 9 entourant une cavité de moulage 5 ménagée entre eux. La matrice comprend deux éléments 6a, 6b mobiles l'un par rapport à l'autre et venant au contact l'un de l'autre suivant un plan de joint secondaire 7 en position fermée du moule, afin de permettre le démoulage de l'objet moulé, celui-ci présentant en effet une zone 10 en contredépouille. Pour la même raison, le poinçon 4 comprend deux éléments 4a, 4b mobiles l'un par rapport à l'autre et venant au contact l'un de l'autre suivant un plan de joint secondaire 3 en position fermée du moule. Dans une première étape, on introduit de la matière plastique dans la cavité de moulage 5, moule 2 fermé. Après refroidissement, on ouvre le moule, les éléments 4a, 4b, 6a, 6b du moule s'écartent les uns des autres et on démoule une peau 1 constituée par la matière plastique refroidie. Cette peau 1 présente une forme correspondant étroitement à la forme qu'elle doit avoir sur la pièce finie. Elle comprend une face d'aspect la qui sera visible sur la pièce finie et une face non visible lb. L'intersection des plans de joint secondaires 3, 7 avec la cavité de moulage 5 définissent des lignes suivant lesquelles se développent des marques, respectivement 8b, 8a, visibles sur la peau 1 après démoulage. La peau sera ensuite introduite dans un second moule, dans lequel un support en matière structurel, destiné à structurer la pièce finie, sera lié à la face non visible lb de la peau 1. La marque 8b sera par conséquent camouflée, mais la marque 8a se trouvant sur la face visible la constituera un défaut d'aspect rédhibitoire qu'il sera nécessaire de masquer sous peine de rendre la peau inutilisable commercialement. C'est pourquoi, la technique d'injection n'était guère utilisée jusqu'alors pour réaliser des peaux en matière plastique. On avait alors recours aux techniques de thermoformage ou rotomoulage pour réaliser la peau lorsqu'elle devait présenter une forme en contredépouille. Mais, celles-ci sont plus onéreuses, augmentent les chutes de matière et ne permettent pas d'obtenir les variations de grains ou d'épaisseurs souhaitées sur la peau. La solution de l'invention, visant à remédier à ces différents inconvénients, consiste en ce que: - lors de l'étape a), on apporte de la matière plastique dans la cavité de moulage à laquelle on a donné une forme différente de ladite forme détermidnée de la pièce, de telle sorte qu'entre les étapes b) et c), la peau présente sensiblement une première forme, distincte de sa forme déterminée finale, - lors de l'étape c), on conforme la peau pour l'amener dans sa forme déterminée finale. Il s'agit par conséquent d'arriver à la forme déterminée de la peau en deux étapes. Il est plus simple de réaliser, par le procédé de moulage retenu (injection, voire rotomoulage selon la technique dite "slush molding"; apport de poudre fine), la première forme que de réaliser directement la "forme déterminée" correspondante. Ceci permet par conséquent de réduire le coût de la peau et de modifier les caractéristiques ne permettant pas sa réalisation de manière satisfaisante en injection. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on déterminera la première forme de telle sorte que dans cette première forme, la peau présente au moins une zone en contre-dépouille de moins que dans sa forme déterminée finale. Une solution avantageuse proposée par l'invention pour réaliser l'étape c) consiste en ce que: - on dispose la peau dans une autre cavité de moulage sans l'avoir préalablement chauffée, et - on introduit de la matière plastique dans la cavité de moulage pour constituer l'élément structurel y adhérant. La pression et la chaleur de la matière plastique introduite dans la cavité de moulage mettent en forme la peau, sans altérer ses qualités d'aspect et en particulier sans étirer son grain si elle est grainée (dans la mesure o l'on n'étire pas la peau). Cette caractéristique permet d'obtenir de manière encore plus simple et donc moins onéreuse la pièce finie. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que l'on retourne - en doigt de gant - une zone de la peau entre la première forme et la forme définitive, de sorte que dans cette zone la (les) partie(s) convexe(s) devient (deviennent) concave(s) et inversement. Le retournement d'une zone de la peau permet dans certains cas de faciliter le démoulage ou de simplifier le moule tandis que les déformations de la peau occasionnées par ce retournement n'altèrent pratiquement pas les qualités d'aspect de la peau. L'invention a également pour objet une pièce finie. Selon l'invention, la pièce finie comprend un élément structurel recouvert d'une peau souple en matière plastique injectée présentant au moins une zone en contre-dépouille et est dépourvue de marque de plan de joint sur la peau. 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 une étape d'un procédé de l'art antérieur, - la figure 2 illustre une première étape d'un procédé conforme à l'invention, - la figure 3 illustre une deuxième étape du procédé conforme à l'invention, - la figure 4 illustre une troisième étape du procédé conforme à l'invention, - la figure 5 illustre une variante de la première étape du procédé conforme à l'invention, - la figure 6 illustre une première variante de la deuxième étape du procédé conforme à l'invention, - la figure 7 illustre une deuxième variante de la deuxième étape du procédé conforme à l'invention, - la figure 8 illustre une troisième variante de la deuxième étape du procédé conforme à l'invention. La figure 2 illustre un moule 12 comprenant un poinçon 14 et une matrice 16 constitués chacun d'un unique élément. Le poinçon et la matrice sont mobiles entre eux et renferment entre eux une cavité de moulage 15. La cavité de moulage 5 est destinée à réaliser une peau 21 faisant partie d'une pièce 40 illustrée à la figure 4. La peau 21 présente une face d'aspect 21a et une face non visible 21b. A la figure 4, la peau 21 possède une forme déterminée incluant une partie concave 33, laquelle engendre une zone en contre-dépouille 30. A la figure 2 illustrant la réalisation de la peau 2, la partie concave est remplacée par une partie convexe 20. Cette partie convexe n'est pas simplement l'image dans un miroir de la partie concave 33 de la pièce finie. Elle a été légèrement modifiée afin de permettre le démoulage de la peau bien que le moule 12 ne possède que deux éléments. Pour réaliser la peau, on injecte sous pression de la matière plastique 11 dans la cavité de moulage 15. La matière plastique est choisie de telle sorte que la peau soit souple à température ambiante et pourra notamment être constituée parmi les polyoléfines, polychlorure de vinyle et polyuréthane. Après ouverture du moule, la peau est démoulée, puis introduite dans un autre moule tel qu'illustré à la figure 3. La figure 3 illustre un moule 22 proche, dans sa constitution, de celui illustré à la figure 1. Il comprend principalement deux parties constituées par un poinçon 24 et une matrice 26. Le poinçon 24 et la matrice 26 sont mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position ouverte et une position fermée. En position fermée, ils viennent au contact l'un de l'autre suivant un plan de joint principal 29 entourant une cavité de moulage 25 ménagée entre eux. La forme de la cavité de moulage 25 correspond à la forme de la pièce finie 40. Afin de permettre le démoulage de la pièce finie, la matrice comprend deux éléments 26a, 26b mobiles l'un par rapport à l'autre et venant au contact l'un de l'autre suivant un plan de joint secondaire 27 en position fermée du moule. Pour la même raison, le poinçon 24 comprend deux éléments 24a, 24b mobiles l'un par rapport à l'autre et venant au contact l'un de l'autre suivant un plan de joint secondaire 23 en position fermée du moule. Après démoulage, la peau est introduite dans la cavité de moulage 25, sa face d'aspect 21 étant disposée en regard de la matrice 26. Lors de la fermeture du moule 22, la partie convexe 20 de la peau 21 est retournée pour devenir concave. La peau présente alors une forme proche de celle qu'elle doit avoir sur la pièce finie. On pourrait par ailleurs retourner la partie convexe 20 avant de mettre la peau dans le moule 22. On injecte ensuite sous pression de la matière plastique 32 à partir du poinçon 24. La matière plastique vient au contact de la face non visible 21b de la peau à laquelle elle adhère. La pression de la matière plastique 32 applique la peau 21 contre la matrice 26 et finit ainsi de mettre en forme la peau. La ligne 28a formée par l'intersection du plan de joint 27 et de la cavité de moulage 25 ne crée pas de marque puisque la matière plastique ne vient pas à son contact (la peau 21 est disposée entre). La ligne 28b formée par l'intersection du plan de joint 23 et de la cavité de moulage 25 crée une marque sur la pièce finie 40, mais celle- ci est du côté non visible de la pièce finie. Elle ne pose donc pas de problème. Après refroidissement de la matière plastique 32, on ouvre le moule 22. La pièce finie comprend alors la peau 21 et un élément structurel rigide 31 formant support pour la peau à laquelle il adhère. Les flèches 34a, 36a et 36b illustrent la direction du mouvement d'ouverture respectivement des éléments 24a, 26a et 26b. La pièce finie 40 est ensuite retirée de l'élément 24a tel qu'indiqué par la flèche 34b. La figure 5 illustre une variante de la figure 2. Les éléments de la figure 5 correspondant à ceux de la figure 2 ont un repère augmenté de 30. Cette variante se distingue essentiellement en ce que la partie convexe 20 est remplacée par une partie concave 50 correspondant sensiblement à l'image dans un miroir de la partie convexe 20. Ainsi, la forme de la peau obtenue après obtention par moulage de matière plastique 41 dans la cavité 45 se distingue de sa forme sur la pièce finie 40, en ce que la partie correspondant à la zone en contre- dépouille 30 est adaptée pour ne pas présenter de contre-dépouille tout en restant assez proche de sa forme sur la pièce finie 40. La figure 6 illustre une variante de la figure 3. Un moule 52 comprend un poinçon 54 et une matrice 56 comportant chacun deux éléments. Le poinçon et la matrice réservent entre eux une cavité de moulage 55. On ne détaillera pas davantage ce moule 52 puisqu'il est très proche dans sa constitution et dans ses formes du moule 22 dont il ne diffère notablement que par l'épaisseur légèrement supérieure de la cavité de moulage 55. Après réalisation et démoulage, la peau 21 est introduite dans la cavité 55. Elle est disposée en regard de la matrice 56. On dispose également dans la cavité 55, en regard du poinçon 54, un élément structurel rigide 58 réalisé préalablement. Cet élément 58 est proche de l'élément 31 décrit précédemment. Après fermeture du moule, on introduit une matière plastique souple 57 dans la cavité de moulage, entre l'élément structurel 58 et la peau 21. La matière plastique souple 57 s'expanse dans la cavité de moulage et remplit l'espace laissé libre entre l'élément structurel 58 et la peau 21. Elle lie ensemble l'élément structurel 58 et la peau 21 et introduit entre un élément souple améliorant le toucher de la pièce finie. La matière plastique expansible 57 est avantageusement constituée par de la mousse de polyuréthane. La figure 7 illustre une variante proche de celle illustrée à la figure 6. Les éléments correspondants portent un repère augmenté de 10. Ces variantes diffèrent essentiellement en ce qu'à la figure 7, la matière plastique 67 introduite entre la peau 21 et le support 68 est constituée par des billes expansées, avantageusement constituées par du polypropylène. Après avoir introduit les billes dans la cavité de moulage 75, on injecte de la vapeur d'eau qui, par sa chaleur, soude les billes entre elles, avec la peau 21 et avec le support 68. Les billes en matière plastique expansée 67 sont alors agglomérées ensemble et lient ensemble la peau et le support 68. La figure 8 illustre une variante aux solutions illustrées aux figures 3, 6 et 7. Un moule 72 comprend un poinçon 74 et une matrice 76 comportant chacun deux éléments. Le poinçon et la matrice réservent entre eux une cavité de moulage 75. On ne détaillera pas davantage ce moule 72 puisqu'il est très proche dans sa constitution et dans ses formes du moule 72. Après réalisation et démoulage, la peau 21 est introduite dans la cavité 75. Elle est disposée en regard de la matrice 76. On introduit entre le poinçon 74 et la peau 21 des billes de matière plastique expansée, avantageusement en polypropylène. Puis, on injecte de la vapeur d'eau dans la cavité de moulage 75 qui, par sa chaleur, soude les billes entre elles et les fait adhérer à la peau 21. Les billes en matière plastique expansée 67 sont alors agglomérées ensemble et liées à la peau. Elles forment un élément structurel auquel se conforme la peau 21. De manière avantageuse, au moins pour certaines matières plastiques, après réalisation, la peau sera placée dans le moule 22 la liant à l'élément structurel, ou du moins retournée avant qu'elle soit entièrement refroidie. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux réalisations qui viennent d'être décrites et qui ne sont données qu'à titre d'exemple. Ainsi, le moule 22 d'injection de matière plastique liant la peau à l'élément structurel pourrait être remplacé par un moule de moussage, de thermoformage ou autre. Revendications 1. Procédé pour réaliser une pièce finie (40) comprenant un élément structurel (31) recouvert d'une peau souple (21) en matière plastique présentant une forme déterminée, comprenant les étapes suivantes: a) apporter de la matière plastique (11, 41) dans une cavité de moulage (15, 45), b) démouler la peau (21) ainsi obtenue, c) lier la peau à l'élément structurel, caractérisé en ce que: - lors de l'étape a), on apporte de la matière plastique dans la cavité de moulage à laquelle on a donné une forme différente de ladite forme déterminée de la pièce, de telle sorte qu'entre les étapes b) et c), la peau présente sensiblement une première forme, distincte de sa forme déterminée finale, - lors de l'étape c), on conforme la peau pour l'amener dans sa forme déterminée finale. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape a), on injecte de la matière plastique sous pression. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on détermine la première forme de telle sorte que dans cette première forme, la peau présente au moins une zone en contre-dépouille de moins que dans sa forme déterminée finale. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l'étape c), on réalise les étapes suivantes: - on dispose la peau (21) dans une autre cavité de moulage (25), et - on introduit de la matière plastique (32) dans la cavité de moulage pour constituer l'élément structurel (31) adhérant à la peau. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lors de l'étape c): - on dispose la peau (21) et l'élément structurel (58) dans une seconde cavité de moulage (55), - on introduit une matière plastique souple de liaison (57, 67) dans la cavité de moulage entre la peau et l'élément structurel pour lier ensemble la peau et cet élément structurel. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matière plastique souple est une matière expansible (57) telle que de la mousse de polyuréthane, que l'on fait s'expanser entre la peau et cet élément structurel pour les lier ensemble. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la matière plastique est une matière constituée par des billes expansées (67), telles que des billes de polypropylène, que l'on agglomère ensemble dans la seconde cavité de moulage, entre la peau et l'élément structurel pour les lier ensemble. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lors de l'étape c): - on dispose la peau (21) dans une seconde cavité de moulage (75), et - on introduit dans cette cavité une matière plastique constituée par des billes expansées (77), telles que des billes de polypropylène, dans cette cavité au contact de la peau pour créer et faire adhérer ainsi à la peau ledit élément structurel. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on retourne une zone de la peau entre la première forme et la forme définitive, de sorte que dans cette zone la (les) partie(s) convexe(s) (20) devient (deviennent) concave(s) (33) et inversement. 10. Pièce finie (40) comprenant un élément structurel (31) recouvert d'une peau souple (21) injectée en matière plastique présentant au moins une zone en contre-dépouille et dépourvue de marque de plan de joint sur la peau.