Brevet FR2774623A1 — publié le 19990813

L'invention concerne un procédé pour réaliser une feuille souple en matière plastique présentant au moins une zone dont l'épaisseur est globalement inférieure à environ 1,2 millimètre d'épaisseur et au moins 100 fois inférieure à sa dimension principale perpendiculairement à cette épaisseur, la feuille et une pièce comprenant la feuille. Ce type de feuille, appelée peau, peut notamment être utilisée pour servir de surface d'aspect recouvrant des pièces, tels par exemple que des éléments de garnissage d'un véhicule et en particulier une planche de bord. Elles peuvent posséder, soit globalement, soit uniquement localement (au moins une zone), cette faible épaisseur. Le terme environ signifie que les données doivent être appréciées avec une marge de l'ordre de 10%. Certes, on connaît déjà des procédés pour réaliser des feuilles. n est notamment connu: - d'utiliser un moule comprenant deux parties mobiles relativement l'une à l'autre et réservant entre elles une cavité de moulage à la forme et aux dimensions de la feuille, - d'injecter sous pression de la matière plastique dans la cavité de moulage, - de laisser refroidir la matière plastique, puis éjecter la feuille obtenue. Toutefois, ce procédé nécessite que les feuilles présentent une épaisseur globalement supérieure à 1,4 millimètre, pour que celles-ci présentent des caractéristiques mécaniques et des qualités d'aspect satisfaisantes. La consommation de matière est alors supérieure en moyenne de 40% et donc leur poids est augmenté d'autant. Des procédés de thermoformage sont, par ailleurs, également connus, toutefois ceux-ci ne sont guère plus satisfaisants, car lors de l'opération de mise en forme de la feuille, celle-ci subit des étirements non homogènes se traduisant notamment par un grain et une épaisseur non homogène sur la feuille. Pour réaliser l'ensemble des exigences précitées, l'invention propose que: - on injecte la matière dans la cavité de moulage à l'aide d'au moins une buse débouchant directement dans la cavité de moulage, - on prévoit localement une augmentation de l'épaisseur de la cavité de moulage à l'endroit d'incurvations de la cavité, - on confère à la cavité de moulage un gradient d'épaisseur inférieur à environ 40%. L'utilisation de buses débouchant directement dans la cavité de moulage signifie que l'extrémité de ces buses est sensiblement au niveau du bord de la cavité de moulage et non en retrait comme il est habituellement pratiqué. Ceci évite la création d'une zone de matière en saillie, dite carotte, qui engendre en refroidissant, du fait du retrait de la matière, une marque visible du côté opposé à la carotte. L'augmentation locale de l'épaisseur de la cavité de moulage en regard ou à proximité d'incurvations de la cavité et le plafonnement du gradient d'épaisseur dans la cavité de moulage à environ 40% permettent de réduire l'apparition de défauts d'aspect sur la pièce finie tels que la brillance ou le givrage. La demanderesse s'est en effet aperçu que les défauts pouvaient être très fortement estompés (absents) en évitant de brusques variations de la vitesse d'écoulement de matière dans ces zones. Ce procédé est moins onéreux que ceux de l'art antérieur, notamment parce qu'il permet de réduire la quantité de matière utilisée et le temps de cycle pour l'obtention de la feuille. La gamme de matières utilisables par ce procédé est relativement large. Elle comprend notamment les élastomères thermoplastiques oléfiniques (TPO), les élastomères thermoplastiques polyuréthane (TPU), les élastomères thermoplastiques styréniques (TPS), les élastomères thermoplastiques polyesther (TEE), les élastomères thermoplastiques polyéther (TEEE), le polychlorure de vinyle (PVC) et ses dérivés... Afin de réduire encore le coût d'obtention de la feuille tout en améliorant ses qualités d'aspects, l'invention propose, selon une variante de réalisation que: - on injecte la matière plastique à partir d'une pluralité de buses obturables, - au début de l'injection de la matière plastique, on ouvre toutes les ou du moins l'essentiel des buses, - successivement et pour chaque chaque buse, lorsque le remplissage de la cavité de moulage est terminé dans l'environnement d'une buse, on obture cette buse. L'ouverture de toutes ou du moins de l'essentiel des buses, dès le début de l'injection, permet de réduire le temps nécessaire à l'obtention de la feuille en augmentant la vitesse de remplissage du moule. Cette caractéristique va certes à l'encontre des préconisations générales. Mais, du fait de la très faible épaisseur de la cavité de moulage, il n'apparaît pas de lignes de soudures à la rencontre des flux de matière. La séquence d'obturation des buses permet d'homogénéiser le compactage de la matière et donc d'éviter des zones dites de "surbourage", de telle sorte que l'épaisseur de la feuille est plus constante sur l'ensemble de sa surface. L'aspect de la pièce finie est donc meilleur. Selon une autre variante de réalisation avantageuse, l'invention propose que l'injection de matière soit accompagnée d'une phase de compression réalisant une partie au moins du remplissage de la cavité de moulage consécutivement au rapprochement des deux parties de moule. Cette compression permet notamment de réduire les pressions d'injection tout en conservant des qualités satisfaisantes à la feuille. Selon une variante de réalisation préférée, on débute avantageusement la compression avant la fin de l'injection de matière plastique, afin d'éviter la présence de lignes de reprise de flux. Selon une autre variante avantageuse de l'invention, on maintient le moule à une température supérieure à 40 C. Cet apport calorifique augmente la longueur d'écoulement (distance que peut parcourir la matière à partir du point d'injection), et réduit par conséquent le nombre de buses d'injection à placer et le risque de défauts. L'invention a également pour objet une feuille grainée souple en matière plastique comportant au moins une zone présentant: - une épaisseur globalement inférieure à environ 1,2 millimètre d'épaisseur et au moins 100 fois inférieure à sa dimension principale perpendiculairement à cette épaisseur, et - des incurvations, l'épaisseur de la feuille étant localement supérieure à l'endroit ou à proximité de ses incurvations. Selon une caractéristique avantageuse, la feuille présente un module de flexion inférieur à 500 MPa et de préférence 200 MPa. L'utilisation de cette feuille est largement facilitée par cette souplesse en flexion. L'invention a en outre pour objet une pièce de garnissage destinée à un véhicule automobile, pourvue d'une feuille précitée et d'un élément porteur au moins localement revêtu de la feuille. L'invention va apparaître encore plus clairement dans la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un moule lors de la réalisation d'une feuille, - la figure 2 est une vue en coupe d'un élément porteur fixé sur un véhicule et recouvert d'une feuille, - la figure 3 est une vue à échelle agrandie de la zone repérée III à la figure 1, - la figure 4 est une vue à échelle agrandie de la zone repérée IV à la figure 1, - les figures 5 à 7 représentent en coupe une variante de l'invention lors de trois étapes successives, - les figures 8 et 9 représente en coupe une autre variante de l'invention lors de deux étapes successives. La figure 1 illustre un moule 2 comprenant une première partie définie par une matrice 2a et une deuxième partie définie ici par un poinçon fixe 2b et des cales de démoulage 2c. La matrice 2a est mobile par rapport au poinçon grâce à des vérins (non représentés) entre une position ouverte et une position fermée. En position fermée, la matrice et le poinçon réservent entre eux une cavité de moulage 3. Les cales de démoulage 2c sont actionnées soit mécaniquement, soit hydrauliquement (par des vérins non représentés) suivant une direction perpendiculaire à la direction d'ouverture/fermeture du moule, tel qu'illustré par les flèches 5. De préférence, dans le cas d'un actionnement mécanique de ces cales de démoulage 2c, leur déplacement est commandé par l'ouverture du moule et dans le cas d'un actionnement hydraulique, il est préalable à l'ouverture du moule. Le moule 2 et plus précisément ici le poinçon 2b comprend un canal d'amenée 4 de matière plastique jusqu'à des buses obturables 6a, 6b, 6c et 6d. Un circuit de régulation thermique composé de canaux 8 est disposé dans la matrice 2a à proximité d'une cavité de moulage 3 ménagée entre le poinçon et la matrice. Ce circuit vise à chauffer le moule à une température supérieure à 40 degrés et avantageusement supérieure à 60 degrés, par circulation d'eau à une température déterminée. Ce moule s'ouvre par éloignement de la matrice mobile 2a par rapport au poinçon 2b afin de permettre le démoulage d'une feuille 1. Cette ouverture permet la séparation entre la matrice 2a et les cales de démoulage 2c. Elle est complétée par le recul de la cale de démoulage 2c par coulissement par rapport au poinçon 2b. Du fait de la souplesse et de l'élasticité de cette feuille 1, sa partie périphérique la en contre-dépouille peut alors être libérée du poinçon 2b. Lorsque le moule est fermé, toutes les buses étant ouvertes, de la matière plastique acheminée par le canal 4 est injectée sous pression dans la cavité de moulage 3 par les buses 6a, 6b, 6c, 6d. Lorsque la matière plastique a rempli la cavité de moulage à proximité de l'une des buses, celle-ci est obturée et ainsi de suite jusqu'au remplissage complet de la cavité de moulage 3. La matière n'a alors pas tendance à s'accumuler dans une zone donnée, ce qui évite de créer un surbourrage. En pratiquant ainsi avec l'ensemble des buses 6c et 6d, on réalise ainsi une fermeture séquentielle des buses. On laisse alors refroidir la matière plastique, puis on démoule la feuille obtenue 1 formée par la matière plastique, tel qu'il a été précédemment expliqué. La figure 3 explicite les particularités de ce moule dans une partie lb notablement incurvée. Dans cette partie, la matière plastique issue de la buse 6a doit subir un changement de direction constituant en soi une source de perte de charge et donc une réduction de la vitesse d'écoulement de la matière. Pour atténuer cette perte de charge potentielle, l'épaisseur de la cavité de moulage qui est globalement sensiblement égale à ei a été augmentée progressivement jusqu'à e2 à l'endroit de l'incurvation. Cette augmentation d'épaisseur a pour conséquence de réduire la vitesse d'écoulement, mais de manière moins importante et surtout moins brutale que si elle n'existait pas. Le gradient d'épaisseur est sensiblement constant dans la partie lb et équivaut à (e2 - ei)/d. I1 est inférieur à 60% et avantageusement inférieur à 40%. Tel que plus particulièrement illustré à la figure 4, la cavité de moulage est limitée sur la matrice par une surface 3a et sur le poinçon par une surface 3b. La buse 6a possède un obturateur 18 et affleure la surface 3b, son extrémité étant sensiblement dans le plan de cette surface 3b. Ainsi, lorsque le point d'injection est dégagé de l'obturateur 18, la matière plastique est injectée directement dans la cavité de moulage, sans que celle-ci présente à cet endroit une surépaisseur. La surface 3a est grainée afin de reproduire cet aspect sur la feuille 1 obtenue. La figure 2 illustre une pièce de garnissage 10 comprenant un porteur constitué d'une pièce-support 14 et d'une couche de mousse 12 recouverte par la feuille 1. Cette pièce de garnissage 10 est fixée sur une portière 16 de véhicule automobile. Pour des raisons de facilité de lecture des dessins, les proportions n'ont pas été strictement respectées. En effet, l'épaisseur de la feuille sera avantageusement comprise entre 0,5 et 1,2 millimètre, tandis que sa longueur et sa largeur seront de l'ordre de quelques dizaines de centimètres. Les figures 5 à 7 illustrent une variante de réalisation dans laquelle la deuxième partie de moule comporte uniquement un poinçon 22b. Le moule 22 comprend donc une matrice 22a et un poinçon 22b ménageant entre eux une cavité de moulage 23. Avant injection de matière plastique, la matrice 22a et le poinçon 22b sont écartés l'un de l'autre d'une distance ll. La matière plastique est alors injectée, puis on commande le rapprochement de ces deux parties de moule. A la fin de l'injection, illustrée à la figure 6, il subsiste une distance k inférieure à h entre la matrice 22a et le poinçon 22b. Après arrêt de l'injection de matière plastique, on poursuit la en appui sur le poinçon 22b, tel qu'illustré à la figure 7. On obtient ainsi une feuille 21 par injectioncompression de la matière plastique. Les figures 8 et 9 illustrent un moule 32 comprenant une matrice 32a et un poinçon 32b réservant entre eux une cavité de moulage 33. La matrice 32a est fixe et le poinçon 32b est mobile par rapport à la matrice. La matrice 32a comprend deux moyens d'amenée de matière 34a, 34b, distincts alimentés chacun sous pression en matière plastique par une vis d'injection 37a ; 37b. Deux trémies 39a ; 39b contenant deux matières plastiques différentes alimentent chacune une vis d'injection 37a; 37b qui introduit chacune des matières plastiques dans le moyen d'amenée correspondant, respectivement 34a; 34b. Des buses obturables 36a, 36b pour l'injection de la matière plastique dans la cavité de moulage sont disposées à l'extrémité des moyens d'amenée de matière 34a, 34b. La cavité de moulage 33 est subdivisée en deux parties 33a, 33b pouvant être physiquement séparées par une écluse mobile 40 entre une position active et une position inactive. Cette écluse est actionnée par un vérin 41. A chaque partie de la cavité de moulage 33a, 33b correspond un moyen d'amenée de matière respectivement 34a, 34b. A la figure 8, le moule 32 est fermé. L'écluse 40 est avancée en position active afin de séparer les sous-cavités 33a et 33b de la cavité de moulage. Une première matière plastique est ensuite introduite dans la première souscavité 33a par l'intermédiaire des moyens d'amenée 34a et de la buse 36a. Lorsque la sous-cavité 33a est entièrement remplie, et après refroidissement de cette première matière plastique définissant une première partie de feuille 31a, l'écluse 40 est reculée en position inactive. A la figure 9, une seconde matière est introduite dans la deuxième sous-cavité 33b par l'intermédiaire des moyens d'amenée 34b et de la buse 36b pour constituer une seconde partie de feuille 31b. Lors du remplissage de cette seconde souscavité, la seconde matière vient au contact de la première matière et fusionne avec elle. Après, refroidissement, on obtient une unique feuille comprenant deux parties juxtaposées réalisées dans deux matières distinctes, dite feuille "bi-tons". Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Ainsi, on pourrait notamment prévoir des techniques d'injection-compression différentes. De plus, diverses caractéristiques techniques présentes sur les différentes variantes présentées peuvent être combinées. Ainsi, l'obturation séquentielle des buses peut être utilisée avec l'injectioncompression et/ou le procédé d'obtention d'une feuille bi-tons. Revendications 1. Procédé pour réaliser une feuille (1, 21) souple en matière plastique présentant au moins une zone dont l'épaisseur (ei) est globalement inférieure à environ 1,2 millimètre d'épaisseur et au moins 100 fois inférieure à sa dimension principale perpendiculairement à cette épaisseur, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - utiliser un moule (2, 22) comprenant deux parties (2a,; 2b, 2c 22a; 22b) mobiles relativement l'une à l'autre et réservant entre elles une cavité de moulage (3, 23) à la forme et aux dimensions de la feuille, - injecter sous pression de la matière plastique dans la cavité de moulage, - laisser refroidir la matière plastique, puis éjecter la feuille obtenue, caractérisé en ce que: - on injecte la matière dans la cavité de moulage à l'aide d'au moins une buse (6a) débouchant directement dans la cavité de moulage, - on prévoit localement une augmentation de l'épaisseur (e2) de la cavité de moulage à l'endroit d'incurvations de la cavité, - on confère à la cavité de moulage un gradient d'épaisseur inférieur à environ 40%. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - on injecte la matière plastique à partir d'une pluralité de buses obturables (6a, 6b, 6c, 6d), - au début de l'injection de la matière plastique, on ouvre toutes les ou du moins l'essentiel des buses, - successivement et pour chaque chaque buse, lorsque le remplissage de la cavité de moulage est terminé dans l'environnement d'une buse, on obture cette buse. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une partie du remplissage de la cavité de moulage est réalisée par compression de la matière consécutivement au rapprochement des deux parties de moule. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la compression débute au plus tard à la fin de l'injection de matière plastique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on injecte au moins deux matières plastiques différentes (31a, 31b) dans au moins deux parties distinctes (33a, 33b) de la cavité de moulage. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on chauffe le moule à une température supérieure à environ 40 C. 7. Feuille (1, 21) grainée souple en matière plastique comportant au moins une zone présentant: - une épaisseur (ei) globalement inférieure à environ 1,2 millimètre d'épaisseur et au moins 100 fois inférieure à sa dimension principale perpendiculairement à cette épaisseur, et - des incurvations (lb), l'épaisseur (e2) de la feuille étant localement supérieure à l'endroit ou à proximité de ses incurvations. 8. Feuille selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle présente un module de flexion inférieur à 500 MPa et de préférence inférieur à 200 MPa. 9. Feuille selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux parties (31a, 31b) réalisées dans des matières différentes. 10. Pièce de garnissage (10) destinée à un véhicule automobile, pourvue d'une feuille (1) selon la revendication 7 ou 8 et d'un élément porteur (12, 14) au moins localement revêtu de la feuille.